Rediseño del núcleo, forma y dimensiones del volante de un vehículo

Abstract

[ES] En la actualidad el volante es uno de los pocos elementos de un vehículo que aún conserva la misma estructura que en sus inicios. Actualmente, esto provoca que algunos aspectos de este puedan interferir con el correcto funcionamiento del vehículo debido a la modernización de otros elementos de este. A raíz de esto surge la necesidad de modernizar algunas particularidades de los volantes presentes, por lo que en este trabajo se proponen una serie de modificaciones en el diseño del volante para solucionar las deficiencias del modelo actual. Originalmente el volante era fabricado a partir de barras de acero o de madera (en modelos más lujosos) y desde entonces ha ido evolucionando a lo que conocemos actualmente por volante. A diferencia de los modelos más antiguos, que eran totalmente macizos, y hechos a partir de materiales de gran dureza, los modelos actuales conservan el núcleo metálico, pero éste está recubierto de materiales que mejoran el tacto y el agarre durante la conducción. Sin embargo, el volante continúa siendo un elemento contundente que, en caso de impacto y de no actuación del airbag, podría provocar graves lesiones en el conductor. Por este motivo, una de las modificaciones que se proponen sería el cambio de material de núcleo por un material compuesto más seguro. Por otro lado, las dimensiones de los volantes se han ido reduciendo con el paso de las generaciones, pero este continúa manteniendo la misma forma circular/redonda primitiva de los primeros automóviles, aunque algunas marcas comienzan a innovar en este aspecto. Cabe destacar que en ámbitos como la competición de Fórmula 1, los volantes se han modernizado adquiriendo una forma más rectangular con el objetivo de optimizar el espacio del vehículo, proporcionando así a los pilotos una mayor movilidad dentro del vehículo durante la conducción, o incluso en caso de accidente. Por este motivo, se tomarán como ejemplo dichos volantes, y también se planteará una modificación de las dimensiones y de la forma del volante, con el fin de mejorar la movilidad de conductor dentro del automóvil, así como otros aspectos. Cabe comentar que en el desarrollo del presente trabajo se pretenden abordar diversas disciplinas del ámbito de la Ingeniería Mecánica: pre-diseño y estudio de diseños mediante análisis y simulaciones, estudio de estados tensionales, fijaciones, análisis resistentes, selección de materiales, estudio del proceso de fabricación y presupuesto del producto, entre otras cosas.

[EN] Nowadays, the steering wheel is one of the few elements of a vehicle that still retains the same structure as in its beginnings. Currently, this causes that some aspects of it can interfere with the correct operation of the vehicle due to the modernization of other elements of it. As a result of this arises the need to modernize some particularities of the present steering wheels, so this work proposes a series of modifications in the design of the steering wheel to solve the shortcomings of the current model. Originally the steering wheel was made from steel or wood bars (in more luxurious models) and since then it has evolved to what we know today as a steering wheel. Unlike the older models, which were completely solid and made from very hard materials, the current models retain the metal core, but it is covered with materials that improve the feel and grip while driving. However, the steering wheel remains a hard element which, in the event of an impact and if the airbag does not deploy, could cause serious injuries to the driver. For this reason, one of the proposed modifications would be to replace the core material with a safer composite material. On the other hand, the dimensions of the steering wheels have been reduced over the generations, but they continue to maintain the same primitive circular/round shape of the first cars, although some brands are beginning to innovate in this aspect. It should be noted that in areas such as Formula 1 racing, steering wheels have been modernized by acquiring a more rectangular shape with the aim of optimizing the space of the vehicle, thus providing drivers with greater mobility inside the vehicle while driving, or even in the event of an accident. For this reason, these steering wheels will be taken as an example, and a modification of the dimensions and shape of them will also be proposed, in order to improve the driver's mobility inside the car, as well as other aspects. It is worth mentioning that in the development of this work, several disciplines in the field of Mechanical Engineering will be addressed: pre-design and study of designs through analysis and simulations, study of stress states, fastenings, strength analysis, selection of materials, study of the manufacturing process and product budget, among other things.

[CA] En l'actualitat el volant és un dels pocs elements dels vehicles que encara conserva la mateixa estructura que en els seus inicis. Actualment, això provoca que alguns aspectes d'aquest pugui interferir amb el correcte funcionament del vehicle a causa de la modernització d'altes elements d'aquest. Arran d'això sorgeix la necessitat d’evolucionar alguna particularitat del volant present, per la qual cosa, en aquest treball es proposarà una sèrie de modificacions en el disseny del volant per tal de solucionar les deficiències del model actual. Originalment el volant es fabricava a partir de barres d'acer o de fusta (en models més luxosos) i des de llavors ha anat evolucionat a allò que coneixem actualment per volant. A diferència dels models més antics, que eren totalment massissos i fets a partir de material de gran duresa, els models actuals conserven el nucli metàl·lic, però aquest es troba recobert de materials que milloren el tacte i l'agafada durant la conducció. Però el volant continua següent un element contundent que, en cas d'impacte i de no actuació de l'airbag, podria provocar greus lesions al conductor. Per aquest motiu una de les modificacions que es proposen seria el canvi del nucli per un material més segur. Per altre costat, les dimensions del volant s'ha anat reduint amb el pas de les generacions, però continua mantenen la mateixa forma circular/rodó primitiu dels primers automòbils, encara que algunes marques comencen a innovar en aquest aspecte. Cal destacar que en els àmbits com les competicions de Fórmula 1, els volants s'han modernitzat adquirint una forma més rectangular amb l'objectiu d'optimitzar l'espai del vehicle, proporcionant així als pilots una major mobilitat dins del vehicle durant la conducció, o inclús en cas d'accident. Per aquest motiu, s'agafarà com a exemple aquests volants, i també es plantejarà una modificació de dimensions i forma del volant, amb el fi de millorar la mobilitat del conductor dins de l'automòbil, així com altres aspectes. Cal comentar que amb el desenvolupament del present treball es pretenen tractar diverses disciplines de l'àmbit de l'Enginyeria Mecànica: pre-disseny i estudi de disseny mitjançant anàlisi i simulacions, estudi d'estats tensionals, fixacions, anàlisis resistents, selecció de materials, estudi dels processos de fabricació i pressupost del producte, entre altres coses.