JAULA ANTIVUELCO

Este artículo se refiere a requerimientos para vehículos que participan en competencias reguladas, como rally y carreras de velocidad. Como tal, sus directrices pueden no aplicarse a las necesidades de un dispositivo de protección antivuelco para vehículos 4x4. Sin embargo, es posible encontrar aquí criterios de diseño de utilidad.

Siempre consulta a un especialista en el tema al escoger una jaula o barra para tu 4x4.
La función primaria de la protección antivuelco es reducir la posibilidad de daños serios a los ocupantes del vehículo durante una competencia en vehículos a motor. La habilidad de una jaula o barra antivuelco para proveer protección depende de la calidad del diseño, construcción y mantención de la estructura. Un beneficio secundario de instalar protección antivuelcos es que mejora la rigidez del chassis.

El propósito principal de este documento es clarificar los requerimientos de construcción de tales dispositivos y describir el proceso de homologación. Hay una amplia variación en el estándar de las postulaciones de homologación enviadas a las oficinas de MotorSport y por esta razón se explica y clarifica en detalle.

Criterios de diseño

Consideraciones: Un conjunto de factores deben ser considerados antes de comenzar la construcción

¿Hay requerimientos o restricciones para la clase en que se compite para el diseño de la protección antivuelco?
¿Deseará poder sacar la protección en cualquier momento?
¿Usará el vehículo en caminos públicos con la protección instalada?
¿Hay miembros adicionales requeridos, tales como barras "side intrusion" (parecen ser travesaños que van desde la barra principal a las patas delanteras de la jaula, a la altura de las puertas. MB)

Puede ahorrar bastante tiempo y evitar equivocaciones consultando con competidores en vehículos similares o yendo a un constructor experimentad de dispositivos de protección antivuelco.


Opciones de diseño

La protección antivuelco puede ser diseñada y construída siguiendo una de las tres siguientes opciones:
Requerimientos de Motorsport NZ, según se detalla en la edición actual del Manual de MotorSport en el apéndice 2, Clase A, o apéndice 6, clase AA. Requerimientos FIA, dependiendo del tipo de vehículo
Un diseño alternativo, como se detalla en la edición actual del Manual de MotorSport

Cualquier diseño de protección antivuelco que varía respecto de los requerimientos de MotorSport o FIA es clasificado como diseño alternativo, cuyos requerimientos se detallan a continuación

Requerimientos para diseños alternativos

Los diseños anternativos para barras o jaulas antivuelco deben ser capaces de soportar cualquier combinación de las siguientes cargas, aplicadas en la parte superior de la jaula o barra:
Lateral: 1.5 veces el peso del vehículo
Adelante y atrás: 5.5 veces el peso del vehículo
Vertical: 7.5 veces el peso del vehículo + 150 kg

La postulación para homologar un diseño alternativo debe ser hecha en el formulario T004, incluir dibujos y fotografdías del diseño completo, y adjuntar la certificación de un ingeniero calificado acompañada de cálculos de esfuerzo verificando las cargas ya mencionadas.

Nota: Esto puede ser una opción de diseño bastante cara y debe tomarse en cuenta la desventaja de desviarse de las opciones de diseño de MotorSport y FIA. La opción de diseño alternativo es principalmente para fabricantes que requieren construir una cantidad de jaulas o barras idénticas para una aplicación determinada.

Criterios de Construcción

Los siguientes miembros estructurales deben estar:

Una Barra Antivuelco consiste en una barra principal, 2 diagonales hacia atrás, y al menos una barra diagonal.

Una Jaula Antivuelco consiste en una barra principal, 2 barras laterales o una barra frontal, las barras que las conectan, dos barras diagonales hacia atrás, y al menos un miembro diagonal.

Nota: Las Side Intrusion Bars deben instalarse cuando hay un asiento adyacente a una puerta con una estructura alivianada.

Miembros estructurales individuales

La barra principal deberá
ser hecha de un único tubo
seguir el perfil interior de la carrocería tan cerca como sea posible
tener sus secciones verticales tan rectas y verticales como sea posible
posicionarse tan atrás como sea posible respecto de la posición de los asientos.

La barra frontal deberá
ser hecha de un único tubo
tener patas rectas, o bien tener patas que siguen el pilar del parabrisas hasta el nivel del tablero, y luego tener sólo un doblez hacia abajo

Las diagonales hacia atrás deberán
estar hechas de un único tubo
unirse a la barra principal tan arriba como sea posible
tener un ángulo de al menos 30 grados respecto a la vertical
extenderse no más atrás que el centro del eje trasero

Los brazos diagonales deberán
ser hechos de un único tubo
ser rectos
unirse a la barra principal a menos de 100 mm de la unión entre la diagonal trasera y la barra principal, o unirse a la barra principal a menos de 100 mm de las uniones con las diagonales.

Las Side Intrusion Bars deberán
ser tan altas como sea práctico pero no más altas que la mitad de la altura de la puerta
pueden ser instaladas usando uniones desmontables aprobadas
estos miembros no pueden dificultar la entrada o salida a los ocupantes del vehículo

Las barras de refuerzo deberán
ceñirse a las especificaciones de material del schedule A, artículo 4.4.4
estar soldadas en su posición
no usurpar el espacio de los ocupantes
no entorpecer la entrada o salida de los ocupantes del vehículo

Nota: las barras de refuerzo son adicionales a los requerimientos mínimos y por tanto no son un requerimiento obligatorio.

Las barras para montar arneses deberán
estar soldadas a la barra principal, o a las dos diagonales traseras, o a ellas más la barra diagonal
ser de material del mismo grado y tamaño que los miembros a los que se conectan
estar construídas tal que aseguren que tienen la capacidad de carga requerida

Nota: Los requerimientos de carga para el montaje de arneses de seguridad se detallan en el el schedule A.


Requerimientos de construcción

Unión a la carrocería

La protección antivuelco puede ser fijada permanentemente a la estructura del vehículo soldando los puntos de unión con placas de refuerzo, o pueden hacerse como una estructura removible incorporando soportes que se apernan a las placas de refuerzo. En ambos casos las placas de refuerzo deben estar soldadas a la estructura del vehículo / chassis.

Los soportes apernables generalmente son sólo requeridos cuando el diseño de la estructrura es removible. Las placas de refuerzo deben ser más grandes que los soportes fijados a ellos.

Los siguientes puntos de montaje son el requerimiento mínimo, pero pueden ser suplementados por puntos adicionales tales como la parte superior de la barra principal al pilar "B" de la carrocería
las patas de la barra principal, de la barra frontal, y de la barra lateral
las patas inferiones de las diagonales traseras.

Las placas de refuerzo deben estar soldadas a la carrocería en cada uno de los puntos de anclaje.

El dispositivo de protección antivuelco debe ser unido a las placas de refuerzo soldando el tubo directamente a la placa de refuerzo, o soldando el tubo a una placa, la que a su vez es soldada o apernada a la placa de refuerzo usando pernos adecuados






Recomendaciones para la Soldadura:
Sea 50% intermitente. Solde 20mm y deje un espacio de 20mm
Monte la placa de refuerzo al travesaño o en más de un plano cuando sea posible.
La soldadura debiera ser hecha con un procedimiento de penetración completa (Mig o Tig), usando una barra o alambre de relleno apropiado para el "parent material" (supongo que es el material de aquello que se está soldando. MB)
Tenga especial cuidado al usar aceros al carbón

Uniones

Pueden ser incorporadas en el diseño para permitir remover secciones del dispositivo

Curvatura de tubos

Al curvar tubo, debe tenerse cuidado de no comprometer la fuerza del material. Al doblar tubos las propiedades mecánicas del material son afectadas, lo que a su vez puede disminuir la fuerza del material. Al curvar, el exterior de las paredes del tubo se estira y adelgaza, mientras que el interior de las paredes se comprime y engrosa.

Se puede minimizar los problemas aplicando las siguientes reglas:
Los tubos deben doblarse en frío
Debe usarse dobladoras de tipo mandril
Los tubos con unión soldada deben ser doblados con el sello soldado hacia afuera del eje neutral, o sea a 90 grados de la curvatura
Las curvaturas deben tener un radio de al menos 3 veces el diámetro exterior del tubo

La curva terminada debe
Ser suave, sin roturas ni corrugaciones
Tener un radio de al menos 3 veces el diámetro exterior del tubo, medido desde el centro del tubo
Tener una mínima deformación axial aparente
La relación entre el menor diámetro (B) a mayor diámetro (A) debe ser menor o igual a 0.9, o la razón de diámetro menor (B) al diámetro nominal del tubo (X) debe ser mayor o igual a 0.94


Especificaciones de material

Requerimientos generales
Las barras y jaulas deben ser construidas solamente en acero
El uso de aceros que requieren soldadura especializada o técnicas de tratamiento en calor aplicadas para normalizar el parent material no son recomendadas en general. Si se usan esos aceros, es responsabilidad del fabricante proveer evidencia de lo adecuado del acero y de que se aplicaron métodos de construcción apropiados.

Tubo: Las especificaciones mínimas son
Tamaño: 38 x 25 mm
Fuerza Tensil: 350 MPa
Yield Strength: 300 MPa
Placas de pie de tubo
Acero, Espesor mínimo: 3mm
Placas de refuerzo en anclaje
Acero, Area mínima para barras principal, lateral y frontal: 120 cm2
Acero, Area mínima para diagonales traseras: 60 cm2

Nota: No se recomienda usar placas de refuerzo de más de 5 mm

Pernos, especificaciones mínimas
Cantidad para anclajes en la barra principal, y lateral: 3
Canidad para las diagonales traseras y transversal: 2
Tamaño mínimo: M8 o 5/16"
Grado mínimo: 8.8 o SAE grado 5

Nota: pernos "high tensile" no deben ser soldados o tratados en caliente. Se puede usar pernos de tensile medio de mayor diámetro siempre que cumplan o excedan las fuerzas indicadas y el número sea el mismo.