Dispositivo de absorción de energía que opera con un medio capaz de fluir.

Dispositivo de absorción de energía para la protección de ocupantes de vehículos,

compuesto de un recipiente (1)que pasa en medio de una constricción (4) a un canal, y que contiene un medio magnetoreológico, y un dispositivo(2) que produce un campo magnético (10) variable y encierra el canal para influenciar la capacidad de flujo delmedio en el canal, estando el dispositivo (2) asignado al canal de manera tal que sus líneas de campo atraviesen elcanal perpendiculares al sentido de flujo del medio, caracterizado porque el canal forma durante el choque de unvehículo un canal de salida (5) en el cual el medio que es presionado mediante la acción de una fuerza exterior, yque, para una protección de ocupantes única modificar la absorción de energía del dispositivo durante un tiempo deimpacto ta mediante la variación de la resistencia al flujo de la constricción (4), la longitud (L) del canal de salida (5)encerrado por el dispositivo (2), respetando un sostenimiento tv para el medio en el canal de salida (5), está definidamediante la siguiente relación matemática entre el volumen Vm del medio en el recipiente (1), la superficietransversal F del canal de salida (5), el tiempo de impacto ta, y el sostenimiento tv:

Dispositivo de absorción de energía que opera con un medio capaz de fluir.

La invención se refiere a un dispositivo de absorción de energía para la protección de ocupantes de vehículos, compuesto de un recipiente que pasa en medio de una constricción a un canal, y que contiene un medio magnetoreológico, y un dispositivo que produce un campo magnético variable y encierra el canal para influenciar la capacidad de flujo del medio en el canal, estando el dispositivo asignado al canal de manera tal que sus líneas de campo atraviesen el canal perpendiculares al sentido de flujo del medio.

En aplicaciones con líquidos magnetoreológicos pueden diferenciarse, generalmente, sistemas de baja y de alta presión. Los amortiguadores de vibraciones, amortiguadores de asiento, aparatos de gimnasia, etc. son sistemas de baja presión mediante cuya acción repetida en un sistema pistón-cilindro o similar debe realizarse una presión interior del líquido magnetoreológico de no más de 50 bar, aproximadamente. Las bajas presiones se consiguen mediante la relación entre el diámetro de cilindro y el diámetro de pistón, siendo necesario, debido a una bobina en el pistón, un mayor diámetro de pistón.

Un dispositivo del tipo nombrado al comienzo en forma de un amortiguador de automóvil se conoce, por ejemplo, por el documento US 2.820.471. El amortiguador presenta un cilindro con un pistón de doble efecto y una tubería de conexión entre los dos semicilindros. En cilindro y la tubería de conexión están llenos de un líquido magnetoreológico que por medio de la tubería de conexión puede fluir ida y vuelta entre los dos semicilindros. La viscosidad del líquido se modifica bajo la influencia del dispositivo de magnetización asignado a una aplanadura en la tubería de conexión, y la absorción de energía del amortiguador puede ser adaptada de este modo a los diferentes estados iniciales y condiciones.

El documento WO 00/29264 perteneciente al estado actual de la técnica muestra también un dispositivo de absorción de energía que incluye un sistema de pistón-cilindro con tubería de conexión, en combinación con una sujeción del cinturón de seguridad, pudiéndose variar la elasticidad de la sujeción de la hebilla de correa o la velocidad de rebote de la bobina de cinta.

Ello es diferente en los dispositivos absorbentes de energía de impacto, porque estos no pueden ser usados repetidamente sino sólo una vez en un caso de emergencia. Aquí no se presentan problemas de hermeticidad, pero se producen presiones en el intervalo de 50 bar a 200 bar, aproximadamente. El volumen necesario del caro líquido magnetoreológico es mucho menor. Dichos dispositivos de absorción de energía de impacto son ventajosos y/o necesarios en vehículos no solamente en la columna de dirección, sino también en una serie de otros componentes, por ejemplo en apoyacabezas, cinturones de seguridad, asientos y elementos de asiento, etc. En caso extremo pueden encontrarse en un vehículo motorizado más de 20 lugares de instalación diferentes.

Los componentes de cinturones de seguridad, airbags, etc., relevantes en un choque pueden, actualmente, en la mayoría de los casos, ser activados en una etapa, máximamente en dos etapas. Una activación multietapas es extremadamente complicada, una activación variable ha sido imposible hasta ahora.

Por ejemplo, la columna de dirección debería absorber una mayor parte de la energía de impacto del conductor, en concreto ser realizada rígida, debiendo la fuerza antagónica ser de 8000 N, aproximadamente. Si el conductor tiene puesto el cinturón y es ligero, es suficiente una fuerza antagónica de 2000 N. La excesiva fuerza antagónica de 8000 N puede producir lesiones graves hasta mortales en conductores ligeros con el cinturón puesto. Pero, si la fuerza antagónica de dirección está ajustada a 2000 N, el conductor con el cinturón no puesto sería desacelerado de manera demasiado lenta y apretado con energía residual elevada contra el tope final del desplazamiento de la columna de dirección. Como también en este caso las consecuencias son lesiones graves, se ha tratado de optimizar el airbag y el cinturón de seguridad, de modo que dicha combinación absorba la mayor parte de la energía de impacto del conductor y sólo quede una energía residual muy pequeña para la columna de dirección, de modo que es suficiente una fuerza antagónica reducida. No obstante, de este modo el problema de un ajuste variable no está solucionado, sino sólo transferido en parte.

Referido a los valores de desaceleración del cuerpo del conductor, ello es desventajoso debido a que se desperdicia un recorrido importante. El impacto se puede subdividir en dos trayectos importantes, en concreto en un primera recorrido de desaceleración durante el funcionamiento del airbag y del cinturón que, en promedio, es de 40 cm, y un segundo recorrido de desaceleración consecutivo, durante la deformación de la columna de dirección, que es de 10 cm, aproximadamente. Por lo tanto, el cuerpo debe ser desacelerado fuertemente en el primer recorrido de desaceleración, de manera que la energía residual sea pequeña en la transferencia al segundo recorrido de desaceleración. La desaceleración es inversamente proporcional al recorrido, es decir el reducido segundo recorrido de desaceleración significa una gran desaceleración. Pero, como en el segundo recorrido se quiere que sólo estén a disposición fuerzas antagónicas reducidas, para no poner en peligro conductores ligeros debe asumirse una desaceleración elevada en el primer recorrido, de modo que durante el primer recorrido el cuerpo es cargado fuertemente y en las personas bajas y ligeras de manera excesivamente fuerte. El recorrido promedio indicado en 40 cm para el primer recorrido de desaceleración se refiere a un conductor de estatura media. En personas bajas que están sentadas sustancialmente más cerca del volante, el primer recorrido de desaceleración es esencialmente más corto y de 25 cm, aproximadamente. De este modo, la participación del segundo recorrido de desaceleración en el recorrido de desaceleración total se incrementa, aproximadamente, a un tercio sin que pueda variar la fuerza antagónica ajustada a conductores ligeros. En consecuencia, la desaceleración en el primer recorrido de desaceleración, ajustada a personas pesadas, debe aumentar aún más y es, en parte, incluso tan fuerte que el

cuerpo es lanzado hacia atrás. En consecuencia, en algunos vehículos el airbag puede ser desconectado para conductores ligeros y bajos, si bien entonces le corresponde a la dirección la función de una fuerza antagónica incrementada.

Es razonable y efectivo aprovechar el recorrido total (en total 50 cm, aproximadamente) y en la suma de recorridos desacelerar siempre de manera adecuada. Sólo ello conduce a cargas más reducidas para el cuerpo, y solamente 10 es posible con un sistema regulable en el que el medio magnetoreológico sea expuesto al campo magnético durante un tiempo suficientemente largo. En consecuencia, según la invención, en un dispositivo del tipo nombrado el comienzo se ha previsto que el canal forme durante el choque de un vehículo un canal de salida (5) en el cual es presionado el medio mediante la acción de una fuerza exterior, y que, para una protección de ocupantes única varíar la absorción de energía del dispositivo durante un tiempo de impacto ta mediante la variación de la resistencia al flujo

de la constricción, la longitud del canal de salida encerrado por el dispositivo, respetando un tiempo de permanencia tv para el medio en el canal de salida, está definida mediante la siguiente relación matemática entre el volumen Vm del medio en el recipiente, la superficie transversal F del canal de salida, el tiempo de impacto ta, y el tiempo de permanencia tv:

Por lo tanto, el dispositivo según la invención es un absorbedor de energía controlable en el que la absorción de energía es ajustada de forma variable no sólo en función de la desaceleración del vehículo, el ángulo de impacto, la masa del conductor, etc. sino que también puede ser ajustada durante el impacto. Por naturaleza, el tiempo de impacto es muy corto y se encuentra en el intervalo de 30 a 100 ms, de acuerdo con el test EuroNCAP (European New Car Assessment Programme) . En este caso, la longitud del canal de salida está dimensionada de modo que el

tiempo de permanencia en el que cada partícula magnetizable del medio se encuentra en el campo magnético sea suficientemente largo como para que todas las partículas puedan alinearse completamente.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de absorción de energía para la protección de ocupantes de vehículos, compuesto de un recipiente (1) que pasa en medio de una constricción (4) a un canal, y que contiene un medio magnetoreológico, y un dispositivo

(2) que produce un campo magnético (10) variable y encierra el canal para influenciar la capacidad de flujo del medio en el canal, estando el dispositivo (2) asignado al canal de manera tal que sus líneas de campo atraviesen el canal perpendiculares al sentido de flujo del medio, caracterizado porque el canal forma durante el choque de un vehículo un canal de salida (5) en el cual el medio que es presionado mediante la acción de una fuerza exterior, y que, para una protección de ocupantes única modificar la absorción de energía del dispositivo durante un tiempo de impacto ta mediante la variación de la resistencia al flujo de la constricción (4) , la longitud (L) del canal de salida (5) encerrado por el dispositivo (2) , respetando un sostenimiento tv para el medio en el canal de salida (5) , está definida mediante la siguiente relación matemática entre el volumen Vm del medio en el recipiente (1) , la superficie transversal F del canal de salida (5) , el tiempo de impacto ta, y el sostenimiento tv:

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de impacto ta se encuentra entre 30 y 100 ms.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de permanencia tv es de al menos 1 ms.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el canal de salida (5) presenta una sección transversal esencialmente rectangular.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la altura del canal de salida (5) es de un máximo de 5 mm.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la altura del canal de salida (5) es de un máximo entre 1 mm y 2, 5 mm.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el canal de salida (5) presenta paredes

(8) de un material antimagnético.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el canal de salida (5) presenta componentes (16, 17) que aumentan la resistencia al flujo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo (2) que genera el campo magnético variable (10) incluye al menos un imán permanente y está previsto un electroimán controlable para la variación del campo magnético del imán permanente.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo (2) que genera el campo magnético variable (10) incluye al menos un electroimán controlable, estando prevista como fuente de corriente para el electroimán al menos un condensador o acumulador.

11. Equipo según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se ha previsto un sistema electrónico de control

(13) y al menos un sensor.

12. Columna de dirección comprendiendo un dispositivo de absorción de energía según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Apoyacabeza comprendiendo un dispositivo de absorción de energía según una de las reivindicaciones 1 a 11.

14. Suspensión de amortiguador comprendiendo un dispositivo de absorción de energía según una de las reivindicaciones 1 a 11.

15. Vehículo comprendiendo un dispositivo de absorción de energía de impacto para la protección de ocupantes, según una de las reivindicaciones 1 a 11.

Bobina

Bobina

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