Dispositivo de absorción de energía en colisiones de vehículos a motor.

Dispositivo que absorbe parcialmente la energía generada en una colisión de un vehículo a motor que circula a velocidad media o a gran velocidad. El dispositivo comprende elementos cilíndricos de cuatro tipos A (1), B (2), C (3) y D (4), siendo opcional el elemento B (2). Los elementos A (1), B (2) y C (3) son cilindros huecos y el elemento D (4) es un cilindro macizo. El dispositivo puede incluir elementos del mismo tipo o una combinación de elementos de distinto tipo.

Tiene una gran eficiencia, ocupando un volumen reducido y un peso limitado. Puede fabricarse en cualquier tamaño y combinarse de múltiples formas dependiendo de las características del vehículo y del grado de protección deseado. También puede utilizarse en estructuras próximas a una carretera en las que exista riesgo de colisión con vehículos a motor.

Dispositivo de absorción de energía en colisiones de vehículos a motor

Campo de la invención

La presente invención queda enmarcada dentro de los dispositivos de protección pasiva que incorporan los vehículos a motor así como de los dispositivos usados para proteger elementos estáticos contra colisiones de vehículos a motor o para evitar daños a los ocupantes del vehículo en caso de colisión.

Concretando el campo de la técnica al que se hace referencia, la presente invención trata de un dispositivo que absorbe parcialmente la energía generada en caso de una colisión en la que hay implicado al menos un vehículo a motor que circula a velocidad media o a gran velocidad. La absorción de energía que realiza el dispositivo minimiza los posibles daños a los ocupantes del vehículo.

Antecedentes

Actualmente, tanto en los países industrializados como en los que se encuentran en vías de desarrollo, existe un número creciente de vehículos a motor que originan miles de desplazamientos por las carreteras de todo el mundo. A pesar de los esfuerzos de las autoridades de cada país hay un gran número de accidentes al año en los que están involucrados vehículos a motor. Entre los distintos tipos de accidentes se encuentran los que involucran a dos o más vehículos que colisionan entre sí, o los que ocasionan la colisión de un vehículo contra objetos fijos, como guardarraíles, árboles situados a los lados de la vía, casas, puentes, construcciones, instalaciones, etc.

Miles de personas, conductores y pasajeros de estos vehículos, se ven afectados anualmente por las consecuencias de accidentes que incluyen todo tipo de lesiones con mayor o menor gravedad: lesiones derivadas del latigazo cervical, lesiones por aplastamiento de la estructura del vehículo. Una parte importante de estas lesiones ocasiona daños irreparables en las personas, que ven mermada su movilidad y su capacidad para llevar una vida normal. Entre las lesiones graves causadas por accidentes automovilísticos se pueden citar las fracturas y las lesiones en espalda, cabeza y médula espinal.

Los sistemas de protección pasiva son elementos que incorporan los vehículos a motor para minimizar las consecuencias de un accidente que suponga la colisión del vehículo contra otro vehículo o contra otro objeto, elemento estático, peatón, ciclista o animal. Entre estos sistemas se encuentran los airbags y el cinturón de seguridad. Otro sistema de protección pasiva lo constituye el propio diseño del chasis y carrocería del vehículo, con zonas que permiten el plegamiento de la estructura y su deformación controlada siguiendo un esquema previamente estudiado. Por otro lado se encuentran los parachoques, elementos situados en la parte frontal y posterior del vehículo que absorben parte de la energía generada en la colisión. A pesar de estos sistemas de protección, la tecnología actual no es capaz de evitar totalmente las consecuencias de los accidentes producidos año tras año, muchos de ellos mortales.

Inicialmente los automóviles disponían de una carrocería y chasis muy rígidos que les permitía mantener su integridad estructural en caso de accidente. El desarrollo de los motores de combustión interna supuso un aumento de las prestaciones de los vehículos y conllevó una progresiva reducción del peso, factor de importancia en la mejora de características tales como la velocidad máxima y la aceleración. Para compensar la pérdida de rigidez de una estructura formada por un chasis y una carrocería más ligera, y por tanto menos resistente en caso de accidente, se dotó a los vehículos de parachoques que permitían mantener la integridad del vehículo, minimizando la deformación estructural en caso de colisión, facilitando así su reparación. Posteriormente se comprobó que mantener la integridad del vehículo en una colisión supone que las fuerzas generadas en la colisión se transmitan a los ocupantes del vehículo. En caso de una colisión a velocidad media, estas fuerzas son de tal magnitud que pueden causar lesiones graves al conductor y pasajeros del vehículo, o incluso la muerte. Por este motivo progresivamente se fue reduciendo la rigidez y tamaño de los parachoques al mismo tiempo que se diseñaba la carrocería, chasis y otros elementos del vehículo teniendo en cuenta que en caso de colisión la energía generada se utilice en la deformación controlada del vehículo, minimizando la transmisión de fuerzas a los pasajeros.

Teniendo en cuenta estas consideraciones, y el hecho de que los vehículos deben estar preparados obligatoriamente ante una posible colisión con peatones y ciclistas, el parachoques dejó de tener la función de mantener la integridad estructural del vehículo, puesto que en caso de colisión a pequeña velocidad el parachoques debe evitar daños a un peatón, y en caso de una colisión a mayor velocidad el parachoques y el vehículo entero deben deformarse de forma controlada para disipar la energía generada.

Los sistemas patentados en los últimos años se orientan hacia el desarrollo de parachoques o dispositivos para minimizar los daños a peatones en caso de colisión, especialmente a pequeña velocidad. En esta línea la patente ES2237657 protege un sistema de parachoques destinado a minimizar los daños a un peatón en caso de colisión.

La patente ES2259111 reivindica un parachoques de espuma de material termoplástico de diferente rigidez en distintas zonas, de manera que la parte superior sea capaz de absorber la energía generada por una colisión a pequeña velocidad, minimizando posibles daños a peatones, ciclistas o animales, mientras que la parte inferior, más rígida, absorbería la energía generada en una colisión a mayor velocidad. En esta misma línea se pueden citar también las patentes ES2269639, ES2043851 y la patente ES2259111 en la que se utilizan espumas termoplásticas de diferente densidad y elasticidad, por tanto con diferentes características de absorción de energía.

En la patente ES2223511 se hace referencia a un parachoques con elementos constituidos por bolsas de aire accionadas por un sensor cuando se produce la colisión del vehículo, similares a los airbags situados en el habitáculo de los pasajeros. Este sistema de parachoques está también orientado a minimizar los daños a peatones en caso de colisión.

Las colisiones a velocidad media y a gran velocidad implican necesariamente la deformación estructural del vehículo, puesto que los parachoques diseñados para actuar a pequeña velocidad tan solo pueden absorber una pequeña fracción de la energía generada en una colisión a media o gran velocidad. La publicación ES2043777 hace referencia a un soporte curvo especialmente diseñado para conseguir un máximo de resistencia a flexión en caso de impacto. Este soporte puede utilizarse en el diseño de parachoques de vehículos. Se detallan ejemplos de realización en los que este soporte incorpora unos perfiles adicionales de refuerzo formados de perfil extruxionado de aluminio reforzado con fibras. Este perfil es hueco con una superficie plana de aplicación de fuerza y con dos superficies de deformación opuestas planas y paralelas dispuestas perpendicularmente a la superficie de aplicación de la fuerza. Conviene destacar que esta técnica de utilización de perfiles metálicos sencillos no permite absorber una fracción importante de la energía generada en una colisión, además, el cociente entre la energía absorbida y el peso del dispositivo o entre la energía absorbida y el volumen del dispositivo tiene un valor muy pequeño. Por este motivo estos sistemas son poco eficientes y en la práctica no son utilizados como parachoques en los vehículos, pues no suponen una mejora sustancial a un diseño optimizado de chasis y carrocería.

La estructura de los vehículos actuales incorpora perfiles metálicos con un diseño tal que permite aumentar el momento de inercia en la dirección de la deformación y por tanto aumentar su capacidad de absorber energía, tal como se reivindica en la patente ES2300728 relativa a un refuerzo lateral para absorción de impacto en puertas de vehículos. Estos perfiles son de acero y tienen formas sencillas, por lo que no representan una mejora sustancial para el vehículo en la capacidad de absorber la energía generada en una colisión a media o a gran velocidad.

La patente ES2140677 recoge la invención de un amortiguador de choque para vallas protectoras. El dispositivo contiene elementos de amortiguación constituidos por tramos de tubo con un diámetro relativamente grande, que están...

1. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor que comprende al menos un tubo exterior elemento A (1) con un diámetro exterior comprendido entre 1-50 cm, una longitud comprendida entre 1-300 cm y un espesor de pared comprendido entre 0.5 mm y 1 cm, al menos un tubo interior elemento e (3) con un diámetro exterior comprendido entre 1-50 cm, una longitud comprendida entre 1-300 cm y un espesor de pared comprendido entre

0.5 mm y 1 cm y al menos un cilindro macizo elemento D (4) con un diámetro comprendido entre 1-50 cm y una longitud comprendida entre 1-300 cm, que actúan absorbiendo parcialmente la energía generada en una colisión a media o gran velocidad, donde el tubo exterior elemento A (1) es de titanio, acero, plástico o de aleación de aluminio y consta de una tapa superior y una tapa inferior de metal o plástico y además es corrugado.

2. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 1, que contiene un polímero de gran viscosidad poli (alcohol vinílico) o un derivado de la celulosa, disuelto en agua, propilenglicol o en un disolvente o plastificante orgánico, con una concentración comprendida entre 090%.

3. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 2, donde el polímero contiene micropartículas con un diámetro comprendido entre 0-1000 micrómetros con una concentración comprendida entre 0-60% en peso, que pueden ser microesferas de plástico o caucho, microesferas huecas de vidrio o microesferas poliméricas huecas rellenas con aire o gas a una presión comprendida entre 1-200 kp/cm2•

4. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 2, donde el polímero contiene nanopartículas con un diámetro entr.

5. 200 nanómetros con una concentración comprendida entre 0-60% en peso, que pueden ser de carbono o nanotubos de carbono.

5. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 1, donde el tubo interior elemento C (3) es de titanio, acero, plástico o de aleación de aluminio sobre el que se enrolla en su superficie exterior un filamento de 0.1-3 mm de espesor de un material de gran resistencia a tracción, seleccionado entre poliéster, polipropileno, polietileno de alto peso molecular, poliamida, poliacetal, poliaramida, acero o carbono, y que está unido a los extremos mediante unas abrazaderas de metal o plástico.

6. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 1, donde el cilindro macizo elemento D (4) es de un material termoestable, poliéster, epoxi, viniléster o una resina derivada de aceites de origen vegetal.

7. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 6, que comprende partículas con un espesor comprendido entre 020 mm, micropartículas o nanopartículas con un diámetro comprendido entre 0500 micrómetros y entr.

5. 200 nanómetros, respectivamente, en una proporción comprendida entre 5-90% en peso con relación al peso total.

8. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 7, donde las partículas son de caucho reciclado procedente de neumáticos de automóvil, poli (cloruro de vinilo) plastificado reciclado (PVC) , poli ( etilen tereftalato) reciclado de botellas (PET) , caucho reciclado, poliestireno reciclado procedente de artículos de poliestireno expandido, poliestireno, copolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) , copolímero estirenobutadieno-estireno (SBS) , copolímero estireno-acrilonitrilo (SAN) , mezcla de plástico reciclado procedente del reciclado de partes de vehículos fabricadas en plástico, arlita, silicatos de pequeña densidad.

9. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 7, donde las micropartículas son microesferas de plástico, microesferas huecas de vidrio o microesferas poliméricas huecas rellenas con aire o gas a una presión comprendida entre 1-200 kp/cm2.

10. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 7, donde las nanopartículas se seleccionan preferentemente entre nanopartículas de carbono y nanotubos de carbono.

11. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 1, que comprende al menos un tubo interior elemento B (2) , con un diámetro exterior comprendido entre 1-50 cm, una longitud comprendida entre 1-300 cm y un espesor de pared comprendido entre 0.5 mm y 1 cm.

12. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 11, donde el tubo interior elemento B (2) es de poliamida, poliacetal, poliéster, poliprolileno, poliuretano, poli ( cloruro de vinilo) o polietileno.

13. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 12, donde el tubo interior elemento B (2) es corrugado.

14. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 12, donde el tubo interior elemento B (2) tiene entrantes y salientes de forma semiesférica o parabólica sobre la superficie.

15. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según las reivindicaciones anteriores donde los elementos se combinan para actuar en serie y en paralelo, de tal manera que la absorción de energía del dispositivo sea linealmente proporcional a la fuerza aplicada o con la proporcionalidad deseada en función de las características del vehículo donde se incorpore, o de la estructura o edificación, en su caso.

16. Dispositivo de absorción de energía utilizable en vehículos a motor según la reivindicación 15, que comprende al menos un sensor para indicar en caso de colisión los elementos que han actuado.

17. Combinación de al menos un dispositivo según la reivindicación 16 recubierto de una cubierta protectora para mantenerlos unidos y evitar el deterioro.

18. Uso de la combinación de dispositivos según la reivindicación 17 utilizable en vehículos a motor, automóviles, camiones, autobuses, máquinas móviles, vehículos blindados, vehículos militares para absorción de energía en caso de colisión.

19. Uso de la combinación de dispositivos según la reivindicación 17 utilizable para proteger construcciones, puentes, casas, árboles, postes de tendido eléctrico o torres de telecomunicaciones, edificaciones, etc., contra colisiones de vehículos a motor.

20. Uso de la combinación de dispositivos según la reivindicación 17 en los vehículos ligeros, donde supone un complemento al parachoques actual que actúa principalmente a pequeña velocidad y reemplaza o complementa al perfil metálico que habitualmente se coloca detrás del parachoques y que absorbe una pequeña cantidad de energía en caso de colisión a media o gran velocidad.

21. Uso de la combinación de dispositivos según la reivindicación 17 utilizable en vehículos a motor para utilizarse en el diseño de parachoques externos al vehículo añadiendo una cubierta protectora externa que envuelve al conjunto de dispositivos, y comprende un material elástico que permite dotar al parachoques de protección a peatones y ciclistas en caso de colisión a pequeña velocidad.

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Figura 4

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