Estructura para la absorción de energía.

Estructura (1) para la absorción de la energía de impactos que incidan sobre la misma,

pudiendo deformarse laestructura plásticamente por un impacto y pudiendo eventualmente romperse, al menos parcialmente, teniendo laestructura (1) aletas (13) discurriendo en dirección axial, siendo las aletas (13) esencialmente corrugadas o en zigzag,y teniendo la estructura (1) por lo menos un nervio (15), que discurre en dirección axial en un primer plano y seconecta con al menos dos aletas (11) discurriendo en dirección axial en un segundo plano, rotado respecto alprimero, caracterizada porque: la estructura (1) tiene aletas (7) como refuerzo, disponiéndose las aletas (7) unasrespecto de otras de tal manera en un ángulo (α) respecto a la dirección axial, que, en caso de fallo de un nervio (7),otro nervio (7) absorba inmediatamente en dirección axial una fuerza actuando sobre la estructura (1).

Estructura para la absorción de energía La presente invención se relaciona con una estructura para la absorción de la energía proveniente de impactos que incidan sobre la mencionada estructura, pudiendo la estructura deformarse plásticamente por impacto y eventualmente romperse, al menos parcialmente.

Para las estructuras de absorción de la energía proveniente de impactos que incidan sobre la citada estructura se emplean en los vehículos, por ejemplo, los llamados absorbedores de impactos. Estos se montan, en general, entre el bastidor del automóvil y un soporte transversal del absorbedor de impactos. En caso de impacto, los absorbedores de impactos se deforman y, de este modo, absorben irreversiblemente la energía. Con la absorción energética por destrucción del absorbedor de impactos se consiguen evitar costosas reparaciones en zonas estructuralmente importantes del automóvil, mientras sólo tengan que disiparse cantidades relativamente bajas de energía.

Como estructuras para la absorción de energía, a emplear en los vehículos en forma de absorbedor de impactos, se utilizan convencionalmente las cajas de impacto de acero. Estas tienen, por ejemplo, una estructura como la representada en la EP-A 1 477 371 y se deforman al sufrir un impacto.

La EP-A-1 623 881 muestra una estructura para la absorción de la energía según el concepto general de la reivindicación 1.

Sin embargo, para el ahorro de combustible es preferible fabricar piezas de automóvil de poco peso.

Por este motivo es preferible, también para las cajas de choque, emplear materiales alternativos, que tengan un peso menor que el del acero.

Así, se conoce, por ejemplo, gracias a la WO-A 2007/147996, la fabricación de un absorbedor de impactos de plástico.

En este contexto se emplea habitualmente un plástico reforzado con fibra.

La estructura absorbente mostrada comprende dos soportes reforzados con aletas, unidas por una lámina.

Como refuerzo se prevén además aletas transversales en el soporte; alojándose, en cada caso, entre dos aletas transversales una estructura de aletas en cruz.

Un inconveniente de una estructura de este tipo consiste, no obstante, en que en el caso de un impacto incidente en dirección axial, se efectúa una absorción por fases, en la que, en cada fase, por un aporte energético se lleva a cabo una rotura que finaliza al alcanzar el siguiente nervio transversal; entonces será de nuevo necesario un nuevo aporte energético hasta que se haya aplicado de nuevo suficiente energía para otra rotura que finlaliza al alcanzar el siguiente nervio transversal. Sin embargo de este modo, no es posible un control y un manejo del fallo funcional del soporte.

Para la absorción de mayores concentraciones de energía sirven particularmente las piezas reforzadas con fibra sinfín, que son, sin embargo, relativamente costosas de fabricar. En contraste, los plásticos reforzados con fibras cortas se emplean en general sólo como elementos secundarios con longitudes totales relativamente cortas. Estos se implantan en general como estructuras cíclicas cilíndricas o combinadas con una configuración inervada similar y, debido al riesgo de pandeo, también sólo se ejecutan en longitudes totales relativamente cortas.

Es objeto de la presente invención proporcionar una estructura para la absorción de la energía de los impactos que incidan sobre la misma, fabricada de un material polimérico, estando la estructura configurada de tal manera, que posibilite una absorción uniforme de la fuerza mediante un fallo controlable.

El objeto se resuelve con una estructura para la absorción de la energía de los impactos incidentes sobre la misma, pudiendo la estructura deformarse plásticamente por un impacto y eventualmente romperse, al menos parcialmente. Se garantizan además las siguientes características:

a) La estructura tendrá aletas como refuerzo, disponiéndose las aletas de tal manera unas respecto de otras en un ángulo respecto a la dirección axial, que, en caso del fallo de un nervio, otro nervio absorba inmediatamente la fuerza incidente sobre la estructura en dirección axial,

b) la estructura presentará aletas que discurran en dirección axial, siendo las aletas esencialmente corrugadas o en zig-zag,

c) la estructura mostrará al menos un nervio, que discurra en dirección axial en un primer plano y conectado con por lo menos dos aletas que se dearrollen en dirección axial en un segundo plano, rotado respecto al primero.

En el sentido de la presente invención, en dirección axial significa, en una estructura no deformada para la absorción de energía, la dirección principal de actuación de un impacto incidente sobre la estructura. Esta dirección coincide en general también con la mayor expansión longitudinal de la estructura.

Cuando la estructura tenga aletas, dispuestas de tal manera unas respecto de otras en un ángulo respecto a la dirección axial, que, si fallara un nervio, otro nervio absorbe inmediatamente la fuerza incidente sobre la estructura en dirección axial, las aletas se rotarían respecto a la dirección axial preferentemente en un ángulo en el rango de 10 a 80°, preferentemente en el rango de 45 a 75°. De este modo se posibilita, cuando una fuerza incida sobre la estructura en dirección axial, que primero un nervio absorba una parte de la fuerza, hasta que falle, por ejemplo, por rotura; que cuando aparezca un fallo del nervio, un nervio siguiente pueda absorber la fuerza que actúa sobre la estructura. Las aletas se dispondrán además de forma que, en cada caso, por lo menos dos aletas se corten a lo largo de una sección transversal perpendicularmente a la dirección axial.

Adicionalmente a las aletas rotadas en un ángulo respecto a la dirección axial, se pueden prever también aletas longitudinales, que discurran en dirección axial. Estas aletas longitudinales se preverán habitualmente al menos por las caras externas en dirección longitudinal.

Por el hecho de que la fuerza incidente sobre la estructura actúe ya sobre otro nervio, al menos aún parcialmente, si el anterior nervio fallara, se podrían evitar los picos de fuerza sobre la estructura. Así se obtendría una absorción uniforme de la fuerza incidente.

Correspondientemente, también las aletas discurriendo en dirección axial con un curso corrugado o en zig-zag conducen a que se verifique un fallo uniforme de la estructura. Las aletas, que discurren en dirección axial y, por tanto, en la dirección del impacto incidente, se cargan en general de modo claramente axial. El entorno de fallas de estas aletas corresponde al de la carga crítica de Euler, en el que, si se supera una carga crítica, tiene lugar un fallo lateral. Una interpretación de este tipo conlleva asimismo un salto no deseado de la curva de fuerza. Con la evolución corrugada puede evitarse esta característica. Esto ha de atribuirse al hecho de que las aletas discurriendo corrugadas se siguen torciendo, en cada caso, por sus crestas de onda, hasta que estas cedan por la cresta de onda y se rompan. En cuanto se rompan las aletas por la cresta de onda, la fuerza actuará ya sobre la siguiente parte diagonal del nervio corrugado. Se prefiere especialmente que las aletas corrugadas estén diseñadas en un radio por sus respectivas esquinas, en las que cambian de dirección. Las aletas se romperán primero por este radio, antes de un fallo selectivo. En una evolución en zig-zag, las aletas se romperán, en cada caso, por los ángulos. La fuerza que actúa sobre las aletas es menor que en una evolución ejecutada con un radio.

Con el mencionado radio se induce de manera controlada una carga de flexión sobre las aletas, incluso a bajos niveles de carga. De este modo se reduce en realidad la máxima fuerza de fallo soportable por el nervio, aunque de esta manera se ven reducidas las grandes variaciones de la curva de fuerza en el tiempo.

Cuando sobre la estructura para la absorción de la energía incida un impacto en dirección axial, por ejemplo, en un choque axial en un vehículo, resulta característico que, por las asimetrías surgidas, además de la fuerza axial dominante, aparezcan también fuerzas transversales. Por este motivo es necesario que una estructura para la absorción de la energía actuando esencialmente en dirección axial tenga también una cierta robustez frente a las fuerzas transversales, para garantizar un funcionamiento seguro, incluso con esfuerzos no ideales.

Estos esfuerzos no ideales aparecerán particularmente en los vehículos, por ejemplo, incluso cuando un choque no discurra directamente en dirección axial, sino, por ejemplo, ligeramente desplazados o en un pequeño ángulo.

La robustez, en el caso de... [Seguir leyendo]

1. Estructura (1) para la absorción de la energía de impactos que incidan sobre la misma, pudiendo deformarse la estructura plásticamente por un impacto y pudiendo eventualmente romperse, al menos parcialmente, teniendo la estructura (1) aletas (13) discurriendo en dirección axial, siendo las aletas (13) esencialmente corrugadas o en zigzag, y teniendo la estructura (1) por lo menos un nervio (15) , que discurre en dirección axial en un primer plano y se conecta con al menos dos aletas (11) discurriendo en dirección axial en un segundo plano, rotado respecto al primero, caracterizada porque: la estructura (1) tiene aletas (7) como refuerzo, disponiéndose las aletas (7) unas respecto de otras de tal manera en un ángulo (a) respecto a la dirección axial, que, en caso de fallo de un nervio (7) , otro nervio (7) absorba inmediatamente en dirección axial una fuerza actuando sobre la estructura (1)

2. Estructura conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque las aletas (11) están diseñadas con un incremento de altura (h) en dirección axial.

3. Estructura conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque las dimensiones de la estructura (1) se incrementan en dirección axial.

4. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el nervio (15) discurriendo en dirección axial en el primer plano se conecta con las, al menos dos, aletas (3, 11) discurriendo en dirección axial en el segundo plano de forma que las aletas (3, 11) discurriendo en dirección axial en el segundo plano sobresalgan por encima y por debajo del nervio (15) discurriendo en dirección axial en el primer plano.

5. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la estructura comprende por lo menos dos aletas (15, 17, 19) discurriendo en dirección axial en planos paralelos, conectándose las, al menos dos, aletas (15, 17, 19) discurriendo en planos paralelos con en cada caso, dos aletas (3, 11) discurriendo en un plano rotado respecto a ellos.

6. Estructura conforme a la reivindicación 5, caracterizada porque en cada caso, dos aletas (15, 17, 19) discurriendo en planos paralelos, se conectan por diferentes lados con un nervio (3, 11) discurriendo en el plano rotado respecto a ellos.

7. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la estructura se fabrica de un material polimérico.

8. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque se refuerza el material polimérico.

9. Estructura conforme a la reivindicación 8, caracterizada porque el material polimérico contiene fibras cortas a modo de refuerzo.

10. Estructura conforme a la reivindicación 9, caracterizada porque las fibras cortas son fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras aramídicas, fibras de boro, fibras metálicas o fibras de titanato de potasio.

11. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque por el lado, sobre el que actúa el impacto sobre la estructura, hay configurado un pistón (35) , que cubre al lo menos la sección transversal de la estructura (1) .

12. Estructura conforme a la reivindicación 11, caracterizada porque el pistón (35) se fabrica de un material polimérico o un metal.

13. Estructura conforme a la reivindicación 12, caracterizada porque el pistón (35) se fabrica del mismo material que la estructura (1) .

14. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque el pistón (35) está configurado como paralelepípedo, cilindro o prisma con una sección transversal cualquiera.

15. Estructura conforme a una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque la estructura (1) comprende en la dirección de impacto por lo menos dos capas (23, 27, 33) , que tienen, en cada caso, diferentes propiedades de compresibilidad y diferente comportamiento de fallo.