INGENIERÍA INDUSTRIAL
ERGONOMÍAACTIVIDAD:
EL POR QUÉ ERGONÓMICO DE LA DISPOSICIÓN DE LOS PEDALES EN LOS AUTOS.
UNIDAD II: CONTROLES Y TABLEROS
PROFESOR: RAMIREZ LEYVA ALBERTO
ALUMNOS:ROSAS COTA DENISSE ALEJANDRA
GRUPO: 552
LOS MOCHIS SIN., OCTUBRE DE 2015
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICOINSTITUTO TECNOLÓGICO DE LOS MOCHIS
EL POR QUÉ ERGONÓMICO DE LA DISPOSICIÓN DE LOS PEDALES EN LOS AUTOS.
INTRODUCCIÓN.
Hablar de una historia de los pedales en el automóvil es complicado, pues más
que de historia se trata de una costumbre en cuanto a la colocación de los
pedales se refiere. La función de aceleración de los vehículos va
intrínsecamente ligada a la acción de frenado ya que desde que se inventaron
los primeros modelos de carros, movidos por vapor en los años 1784, hacía
falto algún tipo de freno.
En la actualidad en los vehículos modernos, se ha instaurado la costumbre,
puesto que es de mayor facilidad en su manejo, la ubicación que todos
conocemos de los tres pedales. El funcionamiento es mecánico directo a través
de una barra.
El pedal del acelerador es un elemento del vehículo con el que se regula la
cantidad del flujo de combustible que llega al motor. Éste término de pedal de
aceleración existe desde los comienzos de la historia del automóvil cuando a
través del correspondiente pedal, válvula de estrangulación o compuerta se
regulaba la entrada de aire al carburador.
La disposición dentro de un coche de un pedal de aceleración se puede
clasificar en dos formas: un pedal fijo sujeto al suelo del vehículo mediante una
bisagra o un pedal colgante en la zona de los pies. En algunos de los vehículos
más modernos el pedal ya no funciona de una manera mecánica si no eléctrica.
El pedal está conectado a un sensor el cuál traduce la potencia de la pisada en
órdenes sobre el sistema de inyección a través de la centralita del motor.
El freno es aquel elemento que sirve para la reducción de la velocidad de
partes de maquinaria en movimiento o de vehículos. Funcionan generalmente
mediante la transformación de la energía cinética en energía térmica. Los
frenos están muy relacionados con el embrague ya que se trata de un
embrague un tanto especial en el que uno de sus lados es fijo. En
consecuencia muchos desarrollos de frenos provienen de los embragues.
Hay muchos tipos de frenos pero en automoción los más comunes son frenos
de disco o de tambor. El pedal del freno es aquel componente que permite la
entrada de aire a las cámaras de freno.
Y finalmente el pedal del embrague es un componente situado dentro del
vehículo que el conductor pisa para accionar el embrague. El cuál es un
elemento mecánico situado entre motor y transmisión de forma rígida, elástica,
móvil o “libre (que se acopla y desacopla)”. El embrague “libre” en automoción,
accionado por el pie, posibilita el arranque y el cambio entre los distintos
niveles de embrague normalizando la diferencia de revoluciones entre los dos
elementos.
DISEÑO Y COLOCACIÓN DE LOS PEDALES.
Según recomendaciones de la Asociación Internacional de Transporte Público
(UITP) la disposición de los pedales seguirá el siguiente esquema, en el que
aparecen indicadas las distancias desde los ejes de los distintos pedales a eje
de la dirección.
El acelerador, está inclinado 12º respecto al
eje longitudinal del vehículo, la inclinación del mismo si ser accionado será de
45-49º siendo el recorrido de uso de unos 20º. La fuerza de uso será de 35-
40N siendo la fuerza de retroceso de unos 20N.
En cuanto al freno está inclinado 5º respecto al eje longitudinal del vehículo y la
inclinación del pedal sin ser accionado estará comprendida entre los 45-49º,
siendo el recorrido de uso de unos 25º. Las fuerzas de uso del pedal de freno,
son reflejadas en la siguiente tabla, con el objetivo, es que la fuerza sea lo más
baja posible.
En cuanto al embrague, formará 0º respecto al eje longitudinal del vehículo y la
altura del centro del pedal de embrague sin accionar con respecto al piso del
vehículo, estará comprendida entre 200-250mm. El accionamiento del mismo,
requiere una fuerza óptima de entre 20-100N con un recorrido óptimo de unos
100mm, y una fuerza máxima de 150N con un recorrido máximo de 150mm.
EL SISTEMA DE REFERENCIA ESTÁ FORMADO POR TRES PLANOS
PERPENDICULARES.
Plano X. Plano vertical transversal al plano longitudinal del automóvil, a
través del talón del pie que acciona el acelerador.
Plano Y. Plano medio del hombre, paralelo al plano longitudinal de
vehículo.
Plano Z. Plano horizontal, a través del talón del pie que acciona el
acelerador. El punto de intersección de estos tres planos, corresponde a
la proyección del punto del talón al plano valor cero en Y. La
intersección del plano de cero X con el plano de cero Y se define como
la línea de referencia del talón.
PARÁMETRO DE DISEÑO.
En cuanto al alcance de los
mandos, se evalúa en función del rango máximo de movimiento permitido por
las articulaciones. Para ello se tiene en cuenta las posturas estáticas,
entendiendo por estas, aquellas que el conductor mantiene de forma
continuada y las posturas dinámicas entendiendo por la secuencia de
posiciones que el cuerpo sigue para accionar cualquier mando, como puede
ser accionar el volante o los mandos de la radio.
Como ejemplo, por postura estática de accionamiento del pedal se entiende el
accionamiento del pedal a mitad de recorrido, circunstancia que puede
corresponder a la situación normal de marcha y por postura dinámica se
entiende la postura correspondiente al recogimiento del pie para dejar de pisar
el acelerador o a la extensión del pie para pisar completamente el acelerador,
que corresponden a circunstancias que a pesar de ser frecuentes, no son las
posturas normales de accionamiento del mismo.
Unido a esto, está el concepto de confort de uso, puesto que la posición de
confort normalmente se encuentra en un entorno de la mitad del rango posible
de movimiento de una articulación, de forma que habrá que determinar el valor
estático y el recorrido máximo para intentar hacer que la postura dinámica de
las variables antropométricas, no se aleje demasiado de la posición de confort,
permitiendo gobernar perfectamente el vehículo con ese margen de
movimiento.
POSICIÓN DEL PUNTO H.
Se utilizan los percentiles del 5% femenino, el 50% masculino y el 95%
masculino, como cada uno de ellos tiene unas dimensiones antropométricas,
por lo que la posición del punto H, “Hip Join-Point”, el punto de intersección de
la línea teórica de muslo y torso, será distinta para cada uno de ellos, como
recoge la norma SAE J 826b.
Los diferentes percentiles compartirán los mismos pedales, ya que estos son
inamovibles en el vehículo, por lo que se puede considerar que posicionarán el
pie de forma que puedan accionar el pedal del acelerador. Fijando la posición
del pie con respecto al pedal se ha referenciado la posición del punto H para
cada uno de ellos. En la siguiente figura se ha representado las diferentes
posiciones para cada uno de los percentiles considerados.
PEDALES.
En primer lugar se determina el diseño del pedal de manera que se ajuste lo
máximo posible a la posición óptima del pie, para ello se elige un pedal cuyo
eje de rotación esté lo más cercano posible al punto de apoyo del talón del
conductor, con ello se conseguirá que el esfuerzo ejercido para las maniobras
de aceleración, frenada o cambio de marchas sea el menor posible.
El siguiente paso, deberá ser determinar el ángulo del pedal respecto al piso
del autocar de manera que el pie quede apoyado conservando la postura de
confort, es decir, que el pie mantenga 90º con la pierna, este ángulo de pedal
será el mismo para todos los percentiles considerados y se ha fijado en 10º.
Una vez determinadas las características del pedal, el siguiente paso es
posicionarlo para cada percentil, para tomar las distancias únicamente se
trabaja con un pedal ya que los resultados obtenidos son perfectamente
aplicables para los otros pedales dispuestos en el autocar.
Las cotas se toman con el punto de referencia H como se muestra en el
siguiente gráfico:
Los valores de estas
distancias en milímetros para cada uno de los casos considerados se muestran
en
el
siguiente cuadro:
La determinación de estos valores tiene una gran importancia ya que darán el
rango de ajuste del asiento del conductor en lo que se refiere a altura respecto
del piso y al recorrido longitudinal, para que cualquier persona con unas
determinadas dimensiones pueda tener un alcance óptimo a los pedales
manteniendo la postura de confort.
DISEÑO DE LOS PEDALES.
Basándose en la posición de confort y en sus parámetros biomecánicas, en la
que como se ha indicado anteriormente, el ángulo entre la pierna y el pie es de
90º. Según esto en el diseño de los pedales se establecen las siguientes
recomendaciones.
El punto de rotación ideal debe caer en el eje X de rotación del tobillo, lo que
significa que el punto de rotación del talón y el del pedal es el mismo, por lo
que no se requieren movimientos relativos entre el pie y el área de
accionamiento del pedal. El movimiento necesario para accionar el freno y el
acelerador debe de ajustarse al menor ángulo de confort del tobillo. El valor
óptimo está comprendido entre 90º y 110º, debiendo ser el mínimo por encima
de 80º.
La posición de confort del conductor induce a que los pedales formen un
ángulo de 12º con el eje longitudinal del vehículo. Para evitar accionamientos
involuntarios la separación entre pedales debe de ser de al menos 50 mm, con
un óptimo de 100 mm. - Para evitar un movimiento fácil y rápido del pie desde
el acelerador hasta el freno, es recomendable que no sea necesario elevar el
pie, por lo que la altura del pedal del freno debe ser la correspondiente a la de
operación normal del acelerador.
CONCLUSIÓN.
Los diseñadores invierten gran cantidad de dinero, con el objetivo de construir
los mandos, de tal manera que los accionamientos se sitúen al alcance de la
mano de un pasajero de talla media. Los accionamientos se agrupan
dependiendo las funciones que activen, dando prioridad a los elementos de
seguridad, luego a los de control, después a los de confort y en último lugar los
de accesorios.
Se trata de que los accionamientos del vehículo estén al alcance del conductor,
para que este tenga fácil manejo, evitando las distracciones y evitando así
situaciones de peligro.
El diseño ergonómico del salpicadero y el grupo de pedales es muy importante,
puesto que los elementos de mando, señalización e información deben estar al
alcance del conductor. La distancia entre la silla del vehículo y los pedales
debe ser apropiada, con el fin de que en el punto muerto de la parte superior
del pedal y el de la parte inferior cumplas las condiciones antropométricas.
Todo esto para que no se produzca ninguna lesión en los músculos o
ligamentos por un extremado estiramiento de estos mismos.
Los mandos han de ser suaves en su accionamiento, tener fácil lectura y tener
buen acceso. Incorporando sobre el volante un mando que regula las funciones
de la radio se evita que el conductor tenga que desplazar la vista y la mano
hacia la radio.
Hay situaciones que se deben evitar como por ejemplo: al estirar el pie para llegar al punto muerto del recorrido se somete el tendón de Aquiles a un estiramiento forzado lo que conllevaría con un tiempo prolongado de pedaleo a un dolor por arriba del talón, también se debe evitar que el pedal este muy cerca del asiento ya que esto causara que la pierna trabaje muy flexionada lo que puede traer como consecuencia el desgaste del cartílago que se encuentra en la rótula.
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