Introducción a la Estructura de la Carrocería de Vehículos PDF

M INTRODUCCION energía. Para este fin, dispone de tres zonas claramente diferenciadas (en lo relativo a su comportamiento ante una La estructura del vehiculo debe poseer una determinada colisión): ri...

M INTRODUCCION energía. Para este fin, dispone de tres zonas claramente diferenciadas (en lo relativo a su comportamiento ante una La estructura del vehiculo debe poseer una determinada colisión): rigidez, su ¡para soportarlos. de fuer-. "ipos o frontal. Su mísión es proteger a la vocadas por las aceleraciones y deceleraciones, y las fuer- zas aerodinámicas.al rozamiento con el aire en la marcha del = Módulo central. Forma el habitáculo de pasajeros. Para e, tal y como se ha mencionado en unidades ante- Esta es la zona más rigida e indeformable (en mayor o menor grado) de la carrocería para proteger a los pasa- riores, en la fase de diseño de la camocería uno de los jeros. aspectos más importantes en la definición del proyecto de = Módulo trasero o posterior. Desempeña la misma fun- A o modilo e en d la riniple prtn de “ción en caso de alcance o colisión rasera que el módulo delantero. puede conocerse la relación existente entre las fuerzas involucradas en una colisión y los daños ocasionados al vehículo. Estas fuerzas suelen actuar de forma predecible, -del tipo y la magnitud de la colisión. Las fuerzas implicadas en una colisión pueden transmitirse en varias direcciones, provocando la aparición de distin- estructural de la carrocera y la dirección del impacto. — Figura 3.1. Electos de una colisón, 3.1. Concepto estructural Figura 3.2. Zonas o módulos de la carroceria. de la carrocería Aunque cada uno de los tres módulos descritos cumple Los vehiculos actuales están diseñados para que se defor- men lo máximo posble, conectando todos los elemen- 1o de la estuctura para que transmitan el movimiento de unos a otros. En cuanto a concepción estructural se refiere, la carrocería es la encargada de soportar las fuer- zas derivadas de la colísión y de evitar que la deceleración reparación o sustitución, etc), culminando todo ello con alcance a los ocupantes, al mismo tiempo que absorbe la los ensayos prácticos de choque. 3.2. Pruebas de choque (crash test) las mediciones dimensionales del habitáculo de pasajeros. Figura 3.4. Comparación entre la smulación vitual y Ea prueba fisca real. Aunque la simulación mediante ordenador no puede susti- mente, ya que ahora se puede trabajar con soluciones constructivas optimizadas. Los ensayos de crash fest evalian la eficacia global de los sistemas de seguridad pasiva del vehículo, lo que ha incidido de forma directa en la gran evolución que han experimentado los mismos. Del resultado de estas prue- bas también se extraen conclusiones muy vallosas (sobre oo para las compaties ansouradoras) acerca del grdo de reparabaidadde la carrocería en función de la magnitud y orientacióndel impacto. Las pruebas de choque pueden ser parciales (sobre ciar- tos elementos del bastidor de forma independiente) o de prototipos enteros. En ellas se ha comprobado cómo una estructura rigida bie aprisionaria a los ocupantas dentro del vehiculo. Con el anáfisis de datos obtenidos en el desarrollo de estas pruebas se trata de conseguír una estructura que, Figura 3.3. Crashtest. suficientemente Desde hace algunos años, la simulación mediante ordena- dor se ha convertido en un medio esencial para el perfec- tener integro el habitáculo. Todo elo con el fn de garan- cionamiento de la seguridad en los automóviles. tizar en la medida de lo posible la máxima protección no Para ello se utilzan herramientas CAD de choques virua- solo a los ocupantes del propio vehículo, sino también les que predicen el resultado de las comprobaciones fsi- procurar que los ocupantes de otros vehículos, 0 los pea- tones implicados en el choque, sufran las minimas con- secuencias.  fontal a 64 lh sobre un obstáculo de un metro de ancho y 540 mem de alo con un decalado (offseq) del 40 % un punto R situado en el percent 05 de una figura mas- culina de talla medía (más 0 menos a unos 10 cm sobre la cadera de un varón adulto sentado) prueba de choque trasero para evaluar principalmente los 3.2.1. Tipos de pruebas de choque En los test de la Euro NCAP se siguen varios criterios de Las pruebas de choque de un vehiculo son parte funda- funcionamiento. El primero de ellos se rafiere a una colisión mental del proceso de diseño y de la posterior homolo- gación del mamo, ya que todos los vehculos tabrcados deben apustario a una sere de estindares fiados por la ley. 50 pena de no obtener la homologación necesaria para poder comercializarse. Para disponer de un marco lo más completo posible hay que tener en cuenta la enorme varie- establecerse gracias a la repetciónde pruebas (más de 100 ensayos). Los fabricantes suelen rea- fizar más de 40 tipos distintos de choques para cualificar cada uno de sus modelos. Cada una de estas pruebas no 56 realiza una sola vez, sino que se repte en las distintas fases de desarrollo del coche, desde los prototpos hasta vehiculos para comprobar que % apstan a las expecifica- ciones de diseño. Como idea de lo representativas (en la ‘casuistica) que resultan este tipo de pruebas, baste como dato que un choque a 50 kvh contra un obstáculo o no deformablo a colinión de dos coches fidenticos y del memo peso) ambos lnza: dos uno contra el otro a 50 kmh. La energía desarrollada Fa 15. Meta de dqqu a oz aa mis idóneo en …_…n……… repuarados U prosedimientos diferentes pricticamente equivale a la que se obtiene del choque a vehiculo) y que afecta al 40 % de la parte delantera del 100 kenvh de un coche contra otro coche parado El diseño de las diferentes pruebas de choque se maliza en base al estudo de las estadisticas de los tpos de cho- ques más habituales. De su análiis so desprende que más de dos tercios de los accidentes producidos afectan a la parte delantera del vehiculo frontalmente o de modo obl- o (en cuyo caso repercutirán respectivamente en toda la anchura del mismo o solo en una parte). Todos estos suceden entre vehculos de dstntos tamaños y a velocidades dferentes. ml as 4 ke Lot w72 [ p E prerra Figura 1.4. Estadístcas de choques más habmtuales. El bon ei uu q valedad de yas le len pruebas homologadas: por Figura 1.7, Crash test ontal offset. Eneste tipo de choque, el desarrollo de la prueba se realiza = En los choques fontales se busca optimizar los refuer- 205 de la estructura portante y conseguir unos medios de retención adecuados. = En los choques laterales se nienta evitr la niruan en detrás del pasajero, cada uno situado en una silla especial el habitáculo. para su edad, y aunque a veces no disponen de sensores como los «mayores». la grabación del choque permite ana- m En el caso de los vuslcos, lo que se pretende es limitar Nizar su comportamiento), Los maniquies están dotados de comportamiento una serie de sensores para mede las fuerzas y acelera- del reposacabezas y del depósito de combustible y susciones a que se ven sometidas en un choque las diver- canalizaciones. sas partes de su anatomia, como tórax, cabeza, cuello, tibiay fómur. Como resultado del choque, la energía cinética es absor- Las estadistcas de accilentes demuestran que casí dos bida frontal por la deformacion del paragolpes delantoro, del y, en casos graves, también por la zona delantera ae parts d an colucnas son ial Y m de ellas presentan una cobertura de enre el 30 % y el 50 % de la superfiie frontal. Para comprobar los efectos de este tpo de colsones se realiza una prueba que consíste, según la norma ECE RO y dimensiones). También el motor, los ejes y las ruedas de la diectiva 06/79 CE, en un choque frontal La columna de. por su parte, 2 una velocidad de 64 luh contra una estructura defor- debe doblarse de tal manera que el volants solo se des- mable con una configuración de panal (que simula otro place unos pocos fcomo máximo 10) en  dirección al conductor. En caso de fuerte deformación, = Solo se admitrán pequeñas fugas de combustible del los pedales deben subir quedando apoyados contra el orden de 0,5 g/s. salpicadero, siempre y cuando su alojamientoestá dise- fado convenientemente. Por lo que respecta a los datos registrados por los mani- quíes, las zonas más expuestas en este tipo de choque son: la cabeza, el cuello, el térax y las piemas. En este tipo de impacto los movimientos de fexión sobre el cue- ll, la compresión sobre el tórax, el fémur la tibia y el des- plazamiento de la articulación de la rodilla no superarán unas medidas establecidas. En general, los parámetros -que se miden para evaluar las consecuencias de una coli- sión trontal son: ‘= Cabeza: según crierio HIC 36. = Cuello: tensión, extensión y fuerza cortante. = Torax: compresión y critaro viscoso. m Parte superior de la piema: fuerza sobre el émur y fuerza n la rodilla. m Parte inferor de la piema: compresión de la tibia. = Pie y tobill: intrusión de la plataforna bajo los pies y desplazamiento del pedal de freno. AR e [ Figura 3.8. En caso de impacto frontal, el volante y el gupo de pedales deben desplazarse para no dañar al conductor A continuación se enumeran de forma resumida los aspec- re a gc _pes PE 103 de seguridad que debe superar el vehiculo en este tipo m ] J s z de choque: Figura 3.9, Evaluación del grado de alectación (por zonas) = Durante el ensayo no deberá abrirse ninguna puerta ni de los ocupantes del vehículo en los crash test. accionarse fortultamente los sistemas de bloqueo de las puertas delanteras. Una vez efectuado el choque, el habitáculo debe perma- = Después de la colisión debe abrirse como mínimo una necer intacto. Esto concieme fundamentalmente a: puerta delantera y otra trasera (sin ser necesario utiizar ningún tipo de herramientas) para poder extraer a los m La zona de la pared frontal (desplazamiento de la ins- maniquies del vehiculo liberándolos previamente de sus talación de drección, panel de instrumentos, pedales y sistemas de retención, para lo cual será necesario apii- contracción del espacio para los pies). car una fuerza máxima de 60 N sobre el dispositivo de = El suelo (hundimiento o inclinación de los asientos). Asimismo, en caso necesario se podrán incli- = La pared lateral (apertura de las puertas después del mar los respaldos de los asientos 0 los propios asientos) accidente). para liberar y evacuar a todos los ocupantes. = El desplazamiento del volante no será superior a 80 mm hacia amba ni a 100 mm hacia atrás. = Durante el choque no se desprenderá ninguna pieza o interior que pueda aumentar el riesgo de Según el anáfisis estadístico, los choques laterales lesión al impactar sobre el maniqui. representan el 25 % de todos los accidentes. En este caso es mucho más difícl la protección de los ocupan- tos del vehículo. La colisión lateral entraña un elevado riesgo de lesiones, provocado por la imitada capacidad de absorción de las piezas de la estructura y del revesti- miento y las grandes deformaciones que de el resultan en el habitáculo. En estos casos, solo se puede contar con un reducido volumen deformable. El punto neurál- gico son las puertas, que para proporcionar una protec- Figura 3.11. Caracteísticas del crash test ateral En las pruebas estáticas de colisión lateral, reguladas por la norma ECE RS de la drectiva europea 96/27/CE, el vehiculo recibe un impacto perpendicular por el lado del conductor El golpe se produce mediants una carretila móvil deformable de 30 cm de altura y 950 kg. que se des- plaza a 50 lh. De esta forma se verifican aspectos tales ¡como la resstencia de las puertas o los anclapes del cntu- rón de seguridad En relación con la prueba en sí misma, los requisitos que debe superar el vehiculo son muy similares a los relaciona- “dos en el caso del test frontal Por lo que respecta a los datos registrados por los mani- quies, las zonas más afectarías en este tpo de choque son: la cabeza, el tórax, el abdomen y la pelvs, que no deberán sl fueczas que superen los limites establecidos. Los parámetros que se miden para evallu las consecuen- cias de una colisión interal sor = Cabeza: según criterio HIC 36. = Cuelo: tensión, extensión y fuerza cortante. de los montantes, y fijación de las puertas a los montan- tos). ln capacidad de carga de los travesaños del piso y del asiento, y también el tipo de revestimiento interior de la puerta de n prunba de iparto ral descrla artrr" mente, estática de la ia ot en uninpaco url conaun n Con esta prusba, además de verificarse la eficacia de los airbags Interales y el comportamiento del capó, el pro- des espuntrl ya Q. el n yal cabo,todasls hr biema principal que se ha de solucionar es hacer que las el cinturón en la construcción puertas no cedan, sino que transmitan lo más rigidamente posible las solicitaciones a la estructura del vehiculo. La prueba se realiza a 29 kmvh contra un poste relatvaments velocidad de 35-38 km/h. En este caso no debe producirse estrecho para que exista una mayor penetración hacíael apenas delormación del habitáculo, las puertas deben Interiordel habitáculo. En un mpacto sín airbay, la cabaza poder abrirse, la tapa del maletero no debe ntroducirseen del conductor podría golpearse contra el poste con suf- el habitáculo a vavés de la lneta rasera y la retalación ciente fuerza como para causar una lesión extremada. de combustible debe permanecer estanca. Asimiamo,el mposacabezas debe evitar la hperextensión del cuello de 105 ocupantes Una variedad de esta prueba consiste en el impacto delantero o trasero a baja velocidad (8 kmvh) contra un poste rigido, en la que se analiza sobre todo la resis tencia de los siguientes elementos: paragolpes trasero, travesaño trasero. traseros y capó o portón trasero F 12. Crash test teral contra un poste. 2 3.14. Crash tost a bapa velocidad Con el fin de analizar en profundidad el comportamiento de la carrocería se realizan más pruebas de choque com- plementarias, entre las que destacar: Los test de vuslco (rol-over fesf) ponen a prueba la righ dez de la estructura del techo. Este tipo de choque suele malizarse mediante varios procedimientos. Uno de ellos Por lo que respecta a las pruebas estáticas de colsicn tra- consiste en lanzar el vehículo a 50 kmh (mediante un sera, reguladas por la norma ECE 32/34, el vehiculo recibe mecanismo de arrastre) hasta un plano incinado situado n mpacto mediante una carretila móvil deformable a una en uno de los lados de rodadura. Esta incinación ocasiona el vusico del vehiculo, que sale lanzado hacía una red de m Prueba prevencion contra retencon el nesgo de i o En la actualidad, el elevado número de dspositvos eléc incosVelectrónicosy la presión a la que cecula el combus tible hacen ndispensable un estudo mrnucioso en la fase de drseño encamnado a reduc los nesgos de ncendo - i del vehículo. Por ello, algunos fabricantes someten a los vehiculos que han sufrido un test de choque a una prueba de vuelco estáto para dentíficar y elmnar posiblea par ddas de combustble. Figura 2.15. Crash test de vuelco. En otras ocamones el vehculo se somete a una carda ibre desde 50 centmetros de afira sobre la esqunna delantera izquienda del techo. El habitáculo no debe sulrir graves delormaciones, ra aruera en esto caso. Para disminuir el ríego de lesiones por deformación del habitáculo, es preciso que el techo y los montantesdís- pongan de una rigidez Gptima. Con el fín de mejorar el grado de rejidez del techo también se electua el test esta 500 de aplastamaento, consstente en reakzar una ser de esfuerzos de compresión apicados sobre los montantes Figura 1.17. Test de pérdidade combustible farguerosde tacho) para analizar s restencia y grado de delormabitad 8 Prueba de atropellos a peatones Por último, se malizan los test de atropelos a peatones medianto la uilización de maniquies con forma adulta y con moriología de niños que son golpeados por los coches en uuna colisióna 40 kvh. analizando en cada caso las loso e producidas kuto de los perfiles exteriores del vehiculo. Figura 3.16. Crash test estático de aplastamiento del techo. Figura 3.18 Test de avupedosde peatones.  3.2.2. Los maniquíes (dummies) Aparte del modelo Hybric IN, existen dummies especif-