Tabla de contenidos
Seguridad pasiva secundaria. Sistemas de retención suplementarios (SRS). Colisión frontal (continuación)
Se ven los elementos explicados en una colisión frontal, además de otros que también intervienen y se representa el sensor de deceleración, o aceleración negativa, que controla la actuación de los pretensores y airbag.
En la imagen 4.15 se representa la actuación de los elementos que intervienen más o menos en este orden.
- Absorbedores delanteros
- Zona deformable delantera
- Bloqueo del cinturón de seguridad (rodillo inercial)
- Pretensores pirotécnicos
- Asiento antisubmarino y antideslizante
- Limitador de esfuerzo
- Airbags frontales
- Airbags de rodillas delanteros y en los cinturones traseros
- Guía de desplazamiento motor
- Fusibles anticolisión
- Eje del pedal de freno partido
- Volante retraído
- Mantenimiento de la estructura del habitáculo
- Apertura de las puertas posible, este último aspecto corresponde a la seguridad pasiva terciara, evacuación y asistencia.
A continuación, se comentan algunos detalles.
Corte de combustible; la alimentación de combustible al motor se realiza por medios eléctricos, ante una colisión se corta automáticamente el suministro para evitar que la rotura de algún conducto pueda ocasionar un incendio, en la imagen se ve cierta pérdida de combustible bajo el coche.
Fusibles anticolisión
- Ciertas alimentaciones de corriente eléctrica disponen de fusibles próximos a la batería, además de los habituales de servicio en el habitáculo.
- De esta forma se asegura que cualquier cortocircuito producido por la colisión implique el corte de corriente por medio del correspondiente fusible, evitando el riesgo de incendio.
Guía desplazamiento motor
- Si la colisión es muy fuerte, el motor delantero se desplaza de su posición original.
- Mediante unas guías de apoyo se evita que entre en el habitáculo, dirigiéndole bajo el piso del vehículo.
Se desbloquea el cierre eléctrico de puertas para que sea posible abrirlas desde el exterior.
El hecho de que sea posible abrir las puertas desde el interior y exterior tras la colisión (no se ha deformado el habitáculo y se ha desbloqueado el cierre eléctrico), está incluido en la seguridad pasiva terciaria, evacuación y asistencia.
Los asientos antideslizantes, pretensores, asientos antisubmarino, limitadores y airbags actúan coordinados y de forma escalonada.
Se controla el proceso cronológico de intervención mediante acelerómetro/s longitudinal/es, detalle inferior en la imagen, que se puede explicar (en realidad son electrónicos) como una bola de peso predeterminado y dos muelles de diferente tarado con dos contactos eléctricos situados estratégicamente durante el recorrido.
Al producirse la colisión se va comprimiendo progresivamente el muelle de tarado más blando, si llega al contacto de activación del pretensor pirotécnico, se dispara éste tensando casi instantáneamente el cinturón, a continuación el limitador de esfuerzo reduce mecánicamente la presión que el efecto pretensor produce sobre pecho y abdomen.
En caso de que la colisión sea más fuerte se comprime a continuación el muelle de tarado más duro, si llega al contacto de los airbags se inflan al instante para realizar la doble función de reducir la deceleración de la cabeza y tratar de evitar que entre en contacto con el volante y/o tablero de a bordo y las rodillas con el salpicadero.
Los sistemas electrónicos están gobernados por el calculador de SRS (sistemas de retención suplementaria).
Si la colisión es muy fuerte las ruedas también son empujadas hacia el habitáculo, se impide su intrusión con refuerzos específicos delante del habitáculo.
Los acelerómetros en este caso miden aceleración negativa, es decir deceleración.
Se están empezando a utilizar airbags en los cinturones traseros para proteger a estos ocupantes en caso de colisión frontal, se representan actuando en la imagen.
Seguridad pasiva secundaria. Sistemas de retención suplementarios (SRS). Repaso colisión frontal
Se repasan con las imágenes 4.16 las secuencias de actuación de los elementos de seguridad pasiva secundaria que intervienen para proteger a los pasajeros durante una colisión frontal.
1º. Cinturón de seguridad
- Es el punto de partida de la seguridad de los ocupantes.
- De su correcta posición y tensión depende la actuación y eficacia de lo que se explica a continuación.
2º. Zona delantera deformable
- Al aumentar la energía de la colisión frontal, la estructura delantera de la carrocería comienza deformase progresivamente para absorber parte de la energía generada.
3º. Asiento antideslizante
- Si el asiento tiene reglaje longitudinal, como es el caso del ocupado por el conductor, ha de mantenerse en su posición sin deslizar hacia adelante.
- Se aprecia el detalle del dentado de ajuste longitudinal del asiento, que ha debido sujetarle en su posición y mantenerle durante la colisión.
4º. Rodillo inercial de bloqueo
- Al producirse una colisión frontal el cuerpo del ocupante se desplaza hacia adelante por la inercia y el cinturón se desenrolla unos 15 cm hasta que es bloqueado por el rodillo inercial.
5º. Pretensor pirotécnico
- Al deformarse la estructura delantera entra en acción el pretensor pirotécnico, que tira de uno de los extremos del cinturón para tensarlo, y recuperar al menos los 15 cm de extensión liberados por el rodillo inercial
6º. Asiento antisubmarino
- El efecto submarino es el deslizamiento del cuerpo sobre la banqueta del asiento y bajo el cinturón.
- Se evita con el asiento antisubmarino, que consiste en disponer una cuña rígida bajo el mullido de la banqueta, al tensar el pretensor el cinturón el cuerpo apoya en la cuña que impide su desplazamiento hacia adelante.
- En la imagen del asiento antideslizante (3º) se ve la posición de reposo y en el 6º se representa el efecto antisubmarino, combinado entre el pretensor y la cuña del asiento.
7º. Limitador de esfuerzo
- Al actuar el pretensor ejerce una gran presión sobre pecho y abdomen que podría provocar lesiones.
- Se reduce este efecto añadiendo en el cinturón una zona deformable, que le destensa a partir de cierta presión de empuje.
- Se representa el limitador como una lengüeta deformable, en reposo en las secuencias 6º (cuerpo pegado al asiento por efecto del pretensor) y 7º izquierda (I lengüeta en su posición de reposo), y actuando en las secuencias 3º (cuerpo separado del asiento por la extensión del limitador) y 7º derecha (D, lengüeta del limitador extendida).
- El limitador ya no funciona así, es habitualmente una barra de torsión en el eje del rodillo inercial del cinturón (4º), al torsionar el eje o barra permite cierta extensión del cinturón.
8º. Zona rígida (habitáculo)
- Al aumentar la fuerza de la colisión la zona deformable llega ejercer presión sobre la estructura del habitáculo, que ha de resistir sin deformarse hasta la velocidad de homologación del choque (según las normas).
- Las puertas no afectadas directamente por la colisión han de poder abrirse sin esfuerzo, seguridad pasiva terciaria.
- Se ve en la imagen del vehículo como el habitáculo no se ha deformado.
Las siguientes secuencias son prácticamente simultaneas con mínimas variaciones según se van produciendo los efectos de la colisión.
9º. Fusibles anticolisión
- Si algún elemento eléctrico se daña por la colisión, en este caso los faros o pilotos delanteros, y se produce cortocircuito se funde el correspondiente fusible evitando el riesgo de que se produzca un incendio.
9º. Airbags frontales de conductor y pasajero y de rodillas del conductor
- Más o menos en este momento de la colisión, se inflan los airbags frontales del conductor y pasajero delantero para protegerles de golpes en la cabeza y reducir su deceleración, también se infla el airbag de rodillas del conductor (y de acompañante si lo llevase).
- Tras inflarse los airbag se van desinflando gradualmente aumentando la protección.
9º. Desplazamiento del motor
- Si el motor va delante, esta zona se deforma en colisión frontal empujándole hacia el habitáculo.
- Se impide que entre mediante un sistema de guiado que le dirige bajo el piso.
- En este automóvil al ser 4×4 el efecto de desplazamiento del motor empuja al árbol de transmisión, que es dirigido hacia abajo para que no entre por el piso del habitáculo.
9º. Volante retráctil
- Las ruedas delanteras y la dirección, situadas en la zona deformable, empujan al volante de dirección hacia el habitáculo en colisión frontal.
- Se reduce la intrusión del volante con un sistema retráctil.
9º. Pedal de freno deformable o fusible
- La estructura deformable delantera y el empuje del motor (delantero) llegan a presionar al tabique de separación con el habitáculo, donde asienta el pedal de freno.
- Al llegar a este momento de la colisión, se deforma el apoyo del pedal de freno para evitar dañar el pie o pierna del conductor si está todavía frenando.
Después de haberse producido el accidente se han de poder abrir las puertas no afectadas directamente, por dentro y por el exterior, para poder salir del coche y ser asistido desde fuera, es el primer aspecto de la seguridad pasiva terciaria.
Evolución de protección en colisión frontal
Se ven en las imágenes superiores 4.17 y 4.18 dos automóviles separados bastantes años, con las cinco plazas ocupadas y equipaje.
El de la izquierda diseñado antes de tener en cuenta la seguridad pasiva secundaria y sin cinturones de seguridad, el de la derecha con un estudiado diseño en este aspecto y cinturones de seguridad.
Este automóvil de la derecha dispone de estos elementos de seguridad pasiva secundaria; zonas de carrocería deformables y rígida (habitáculo), cinturones de seguridad y sistemas SRS (asientos antideslizantes y antisubmarino, pretensores, limitadores, airbag, …), depósito de combustible bajo el habitáculo, sistema de corte de combustible en colisión, guía desplazamiento motor, volante retráctil, pedal de freno fusible…
En las imágenes inferiores se ve representa el comportamiento de ambos coches en colisión frontal fuerte, con estos resultados.
Vehículo de la izquierda
- Diseñado sin tener en cuenta la seguridad pasiva secundaria
- La parte delantera no absorbe de forma progresiva energía de la colisión deformándose el habitáculo
- Las puertas quedan encastradas en el habitáculo y no se pueden abrir
- El motor se desplaza hacia el habitáculo y el árbol de transmisión entra a este por el piso
- Las ruedas se desplazan hacia el habitáculo
- Se producen cortocircuitos que incendian su entorno
- Los ocupantes se desplazan bruscamente hacia delante
- Los delanteros rompen el parabrisas
- El conductor se golpea con el volante que entra al habitáculo
- Los pasajeros traseros impactan con los asientos delanteros empujándolos
- Las maletas golpean el respaldo trasero entrando al habitáculo
- Se rompe el conducto de combustible derramándose
- … los resultados sobre las lesiones de los ocupantes del automóvil se deduce que son bastante graves.
Vehículo de la derecha
- Diseñado teniendo en cuenta la seguridad pasiva secundaria
- Ante la misma colisión se aprecia que el desplazamiento de los ocupantes es mínimo y controlado, protegiéndoles de golpes
- El motor se desplaza bajo el piso y el árbol de transmisión hacia abajo
- Se separa el volante del conductor
- Las ruedas delanteras no entran al habitáculo
- El pedal de freno se deforma
- Se corta el suministro de combustible
- Las maletas no llegan al habitáculo al ser contenidas por el respaldo trasero
- Los airbag reducen posibles lesiones al conductor y acompañante
- … se aprecia que los ocupantes probablemente no tendrán lesiones graves en esta colisión.
Colisión trasera
En colisión trasera la parte más sensible del cuerpo son las cervicales, espalda y cabeza., por lo que son las zonas que más se han de proteger.
El depósito de combustible se colocaba hace bastantes años bajo el maletero en automóviles con el motor delante, pero la zona trasera es deformable por lo que el depósito ha pasado a ubicarse debajo del habitáculo, al ser esta una zona rígida queda más separado el depósito del punto de impacto, sobre todo por detrás.
El depósito es de material plástico para que en caso de que sea afectado por un accidente pueda deformarse sin llegar a romper lo que evita fugas de combustible.
Hay dos sistemas para proteger las cervicales en colisión trasera, son estas.
Colisión trasera con apoyacabezas activo
Imagen 4.19 y detalles en la 4.20; al producirse el golpe por detrás este es el orden de actuación de los elementos relacionados.
- Se comprimen los absorbedores traseros.
- La zona deformable trasera va actuando reduciendo parte de la energía de la colisión.
- La espalda empuja al respaldo lo que provoca que se libere un resorte su interior, este resorte hace que el apoyacabezas se levante y avance hacia la cabeza, la posición en que queda el apoyacabezas reduce la fuerza del impacto en las cervicales y cabeza además de su inclinación hacia atrás disminuyendo sensiblemente el riesgo de lesiones. La actuación mecánica del resorte que acciona el apoyacabezas se puede sustituir por un control electrónico más rápido supervisado por el calculador de SRS, representado en la imagen 4.20 inferior.
- La zona rígida del habitáculo ha de mantenerse indeformable, hasta la velocidad de homologación.
- La situación del depósito bajo el habitáculo evita que quede afectado por la colisión.
- Al no deformarse el habitáculo será posible abrir las puertas por dentro y por fuera para la evacuación y asistencia, es de momento la primera actuación de la seguridad pasiva terciaria.
Colisión trasera con respaldo activo
Se producen las secuencias como en el sistema anterior, excepto el paso 3º que se desarrolla así, imagen 4.21 y detalle en la 4.22.
- En este sistema el apoyacabezas forma parte del respaldo.
- En colisión por detrás, la espalda del ocupante ejerce presión sobre el respaldo haciendo que se deforme un soporte que permite la inclinación hacia atrás de conjunto respaldo – apoyacabezas unos 16º.
- La actuación progresiva reduce la fuerza del impacto en la espalda, cuello y cabeza, disminuyendo sensiblemente el riesgo de lesiones en todas las zonas indicadas.
- El funcionamiento es mecánico.
- Tras el accidente ha de ser posible abrir las puertas por dentro y por fuera, seguridad pasiva terciaria.
Colisión lateral
Estos son los elementos y sistemas para la protección de los pasajeros del automóvil en colisión lateral.
- La zona deformable en colisión lateral está en la unión entre los asientos y el eje central del coche, como se ve en las imágenes 4.23 A y B en reposo (azul).
- Como complementos a las zonas deformables se añaden airbags; laterales para conductor y pasajero delantero, para los traseros (según equipamientos) y a cada lado uno en el techo (de cortina) que protege las cabezas de los pasajeros delanteros y traseros de cada lado, imágenes 4.23 A y B.
- Para la actuación de los airbags se incluye un acelerómetro transversal, que se representa en reposo en las imágenes 4.23 A y B, funciona (en realidad es electrónico) como una bola de determinado peso en equilibrio por dos muelles, uno a cada lado, en el interior de un cilindro.
- Si la bola se desplaza a uno u otro lado por efecto de una colisión lateral informa al calculador electrónico que acciona los airbags correspondientes.
- En el interior de las puertas se incluyen unos refuerzos longitudinales o diagonales para incrementar su rigidez, tanto por impacto longitudinal como lateral, imagen 4.23 B
- En la imagen 4.23 B se ve también un entramado en la zona del habitáculo para repartir las tensiones de la colisión lateral desde el punto del impacto por toda la estructura, reduciendo la energía en la zona de la colisión.
En colisión lateral esto es lo que sucede.
- Imágenes 4.23 C y D; el impacto en el lateral del vehículo al ser en el habitáculo es zona rígida, que se incrementa por los refuerzos en las puertas, se transmite el empuje por los soportes de los asientos, también rígidos, a los tramos transversales deformables que terminan en el eje del automóvil.
- Estos se deforman desplazando a los ocupantes y asientos hacia el interior del automóvil separándoles de la zona de impacto, a la vez que absorben parte de la energía.
- Los airbags laterales y de techo o cortina se inflan por la información del acelerómetro transversal, como se ve en las imágenes 4.23. C y D, protegiendo de impactos los costados y cabezas de los ocupantes del lado de la colisión.
- El entramado de reparto de tensiones distribuye la energía de la colisión por diversas partes de la estructura de la carrocería, para reducir la presión en el punto del impacto, lo que es más importante si la colisión lateral se concentra en un punto, como se resalta en la imagen 4.23. D en la que el choque es contra un poste o farola.
- Por esta razón se producen deformaciones en zonas de la carrocería bastante distantes del punto del impacto lateral.
- Los airbags laterales se desinflan tras hacer su función, pero los de techo o cortina permanecen inflados unos segundos para seguir protegiendo por si hay vuelco.
- Tras la colisión se han de poder abrir las puertas no afectadas directamente, por dentro y por fuera, es la seguridad pasiva terciaria.
Los airbags laterales están en el interior de las puertas o en los asientos.
Los airbags de techo están en las zonas superiores de cada lado del interior del habitáculo o, en los coches descapotables generalmente en la parte superior de las puertas.
Colisión frontal, lateral y oblicua
La actuación de los airbags está determinada según por donde sea la colisión, pero hay algunos detalles a tener en cuenta cuando la dirección del impacto no es exactamente frontal o lateral, como se ve en las imágenes.
En colisión frontal, imagen 4.24
- El acelerómetro longitudinal detecta la inercia de la colisión informando al calculador para que entren en acción los airbags frontales (y de rodillas si se dispone de estos).
- Se aprecia como el acelerómetro transversal no se ha movido.
Si la colisión es por un costado, imagen 4.25
- El acelerómetro transversal lo detecta e informa al calculador que acciona los airbags laterales y de techo o cortina de ese lado.
- El acelerómetro longitudinal no se ha movido.
En caso de que la colisión sea oblicua, imagen 4.26
- Al no producirse suficiente deceleración longitudinal o transversal en sus respectivos ejes haría falta mayor velocidad para que los acelerómetros lo detecten.
- En la imagen no se ha movido ninguno por lo que no actúan los airbags.
- Se puede configurar el sistema para que los airbags intervengan como protección complementaria en colisiones oblicuas, lo que implica que puedan actuar sin que la protección sea necesaria.
