Solución estructural para construir vehículos con el objetivo de aumentar su seguridad,

al minimizar la interferencia de otros elementos mecánicos en el volumen habitable del vehículo causada por un eventual accidente.

Esta solución está basada en que algunas de sus partes, en particular las subestructuras destinadas a acomodar personas o a alojar mercancías, se puedan separar del resto del vehículo en casos de accidente.

Para conseguir esta funcionalidad, la fijación entre las subestructuras separables y el resto del vehículo se basa en un conjunto de "dispositivos de unión fusibles", en adelante, que:

1. transmite las fuerzas y momentos necesarios entre las partes que unen, para que la totalidad del conjunto cumpla con los requisitos estructurales del vehículo en su uso normal; y que:

2. puede interrumpir esta transmisión de fuerzas y momentos, de forma conocida y controlada, cuando los esfuerzos que soportan superen un cierto valor, permitiendo la separación del resto del vehículo de las citadas subestructuras separables.

Solución estructural con dispositivos de unión fusibles para vehículos.

Sector técnico

Estructuras destinadas a habitáculos de vehículos de transporte; Vehículos; Estructuras fusibles; Autobuses; Ferrocarril.

Estado de la técnica

El diseño de carrocerías de vehículos comerciales (autobuses, por ejemplo), se basa generalmente en el cálculo de una estructura de largueros y cuadernas en forma de jaula que se fija solidariamente al bastidor suministrado por el proveedor del sistema mecánico (motor, cambio, transmisión, amortiguación, etc.). Esta jaula se proyecta para proporcionar -entre otras- las características deseadas de rigidez torsional y a flexión del vehículo.

También, desde la entrada en vigor de las últimas reglamentaciones sobre seguridad vial, se diseña para mantener la deformación del habitáculo habitado dentro de los límites permisibles, en caso de accidente con vuelco.

Estas reglamentaciones de seguridad imponen que la estructura del autobús que conforma el habitáculo destinado a acomodar personas tenga la rigidez necesaria para soportar el impacto del vuelco y el peso de la totalidad del vehículo, en el caso de que quede apoyado en el techo, sin que las deformaciones producidas invadan el volumen de seguridad considerado adecuado para proteger a los viajeros.

La estructura de la carrocería se construye actualmente -con ciertas variantes no fundamentales para el propósito de esta exposición- como una única jaula tubular unida solidariamente al bastidor suministrado por el proveedor del sistema mecánico. Esta solución estructural, si bien proporciona las características de rigidez adecuadas para el uso normal del vehículo, penaliza su comportamiento ante un accidente debido a la interferencia de las grandes masas del bastidor sobre el habitáculo que contiene a los pasajeros. Esta interferencia suele manifestarse como penetración en el volumen habitable o arrastre del mismo.

Adicionalmente, los ensayos y los estudios de accidentes apuntan a que el valor de las masas involucradas y su distribución afectan de tal manera a la dinámica del habitáculo, que se ha comprobado que fijar a los pasajeros a sus asientos mediante cinturones de seguridad empeora el comportamiento de la estructura en un vuelco y puede producir más lesiones de las que podría evitar. Por el contrario, en el tipo más general de accidentes, llevar a los pasajeros fijos a sus asientos se ha demostrado más seguro que llevarlos sueltos, siendo esto último lo más deseable si se pudiese resolver la integridad del volumen habitable en caso de accidente.

Se plantea en la presente invención, con el objeto de mejorar la seguridad de los pasajeros de autobuses (u ocupantes de la cabina de un camión, o viajeros de un vagón de tren, o mercancías, etc.), la introducción de elementos de unión en la arquitectura de la estructura que permitan la separación del habitáculo de los pasajeros -o de las mercancías- en caso de accidente, evitando que las grandes masas del bastidor lo arrastren o lo aplasten.

Estos elementos de unión pueden ser piezas que, una vez que los esfuerzos a los que están sometidas superen el valor de diseño, se produzca su rotura irreversible. A los elementos diseñados con este fin se les llama "fusibles" generalmente.

Otra posibilidad para conseguir el objetivo que se pretende con esta invención es que los elementos de fijación no actúen rompiéndose de forma irreversible, sino que sean mecanismos que permitan la separación de las partes en respuesta al comando de una unidad de control.

En ambos casos, podemos hablar en general, y para el propósito de la presente invención, de estructuras con dispositivos de unión fusibles, ya que en ellas existe un límite en los esfuerzos que soportan que impone que un conjunto de elementos cese en su función principal de unión para pasar a romper -reversible o irreversiblemente- la continuidad de la estructura, protegiendo otras partes de la misma que se consideran más valiosas, por contener personas o mercancías.

La solución propuesta, proporciona, al menos, las siguientes ventajas:

Las ventajas expuestas permiten la fijación de los pasajeros a los asientos mediante cinturones de seguridad, aumentándose significativamente su seguridad pasiva.

Estas estructuras se han utilizado en otras aplicaciones como los trenes de aterrizaje de las aeronaves civiles, en las que, como requisito de diseño se impone que la rotura de la fijación del tren se produzca a partir de un cierto valor de esfuerzo aplicado para evitar que éste se transmita al resto de la estructura, produciéndose daños mayores que la pérdida del tren y el aterrizaje sobre el fuselaje.

Sin embargo, las consultas a las bases de datos de patentes y a Internet no han aportado conocimiento de que la solución presentada en esta invención se haya adoptado para minimizar la deformación de los volúmenes habitados de vehículos en caso de accidentes, mediante la separación de algunas de sus partes. Tampoco se ha encontrado constancia de que se estén llevando a cabo trabajos de investigación en este campo que hayan dado origen a publicación de resultados, ni en España ni fuera de ella. Ni de que en aquellas áreas de la técnica en que se usan estos elementos estructurales fusibles, -como la aeronáutica- se apliquen para la salvaguarda de la integridad de las personas de la manera que se presenta en esta invención.

Descripción detallada de la invención

Solución estructural para construir carrocerías de vehículos, de especial interés en su aplicación a aquellos destinados al transporte de viajeros y mercancías por superficie sólida y, en particular, autobuses, basada en que algunas de sus partes, en particular las subestructuras destinadas a acomodar personas o a alojar mercancías, se puedan separar del resto del vehículo en casos de accidente.

Para conseguir esta funcionalidad, la fijación entre las subestructuras separables y el resto del vehículo se basa en un conjunto de "dispositivos de unión fusibles", en adelante, que:

La solución estructural que se comporta según la funcionalidad descrita se concreta en un conjunto de cuatro componentes fundamentales, para el caso de un autobús interurbano, pudiendo haber otros elementos accesorios no contemplados en esta solicitud de patente por su irrelevancia. Estos cuatro componentes son:

(1) Bastidor del sistema mecánico suministrado por un fabricante de vehículos industriales. Juega el mismo papel que en otras arquitecturas existentes.

(2) Semiestructura(s) bodega(s). Usualmente conforma(n) la bodega de equipajes y otros espacios bajo cubierta.

(3) Conjunto de dispositivos de unión fusibles, que en uso normal, transmiten las cargas entre los elementos que unen y que garantizan los requisitos de diseño de integridad dimensional, rigidez torsional y flexora; y que en caso de... [Seguir leyendo]

1. Solución estructural para el diseño y construcción de vehículos;

caracterizada por contener dispositivos de unión fusibles diseñados y construidos para cumplir la función de:

2. Solución estructural según la reivindicación 1 caracterizada porque los elementos constructivos que se separan del vehículo mediante la rotura de los elementos de unión fusibles son los que conforman el volumen destinado a acomodar personas.

3. Solución estructural según la reivindicación 1 caracterizada porque los elementos constructivos que se separan del vehículo mediante la rotura de los elementos de unión fusibles son los que conforman el volumen destinado a alojar mercancías.

4. Solución estructural según la reivindicación 1 caracterizada porque los elementos constructivos que se separan del vehículo mediante la rotura de los elementos de unión fusibles son los que conforman el volumen destinado a acomodar personas y los que conforman el volumen destinado a alojar mercancías.

5. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de cualquier vehículo para desplazarse por superficie sólida.

6. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de cualquier vehículo para desplazarse por superficie líquida.

7. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de cualquier vehículo para desplazarse bajo superficie.

8. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de vehículos comerciales de transporte de personas o mercancías.

9. Solución estructural según la reivindicación 8 caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de material ferroviario.

10. Solución estructural según la reivindicación 8 caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de autobuses y autocares.

11. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de cabinas de conducción.

12. Solución estructural según la reivindicación 9 caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de locomotoras tractoras.

13. Solución estructural según la reivindicación 9 caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de vagones de viajeros, tanto arrastrados como automotores.

14. Solución estructural según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende, además, medios entre los elementos constructivos que conforman el volumen destinado a acomodar personas y el resto del vehículo, encargados de limitar su distancia de separación.

15. Solución estructural según la reivindicación 14 caracterizada porque los medios encargados de limitar la separación entre los elementos constructivos que conforman el volumen destinado a acomodar personas y el resto del vehículo comprenden cintas, cables, muelles o cadenas.

16. Solución estructural según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende, además, medios entre los elementos constructivos que conforman el volumen destinado a alojar mercancías y el resto del vehículo, encargados de limitar su separación.

17. Solución estructural según la reivindicación 16 caracterizada porque los medios encargados de limitar la separación entre los elementos constructivos que conforman el volumen destinado a alojar mercancías y el resto del vehículo comprenden cintas, cables, muelles o cadenas.

18. Solución estructural según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende, además:

19. Solución estructural según la reivindicación 18 caracterizada porque la función desempeñada por los dispositivos de unión fusibles se encarga a dispositivos diseñados para cumplir la función de:

Y porque la Unidad de control no decide el momento más apropiado para la rotura de los elementos de unión fusibles, sino el momento más apropiado para la liberación de los dispositivos de unión

20. Solución estructural según cualquiera de las la reivindicaciones anteriores caracterizada por ser de aplicación al diseño y construcción de vehículos de uso particular.