ES2204876T3 - Porta-instrumentos. - Google Patents
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Abstract
Porta-instrumentos para un automóvil, que presenta un perfil de soporte (4) que se extiende entre las columnas A (2, 3) de la carrocería del automóvil, estando dispuesta en el perfil de soporte (4) una disposición activa para la amortiguación de la oscilación, la disposición para la amortiguación de la oscilación comprende piezoelementos (7, 8, 9) adaptables previstos en el perfil de soporte (4) así como un regulador (10) que colabora con éstos, donde los piezoelementos (7) están colocados en la región de unión (11) entre las columnas A (2, 3) y el perfil de soporte (4) y los piezoelementos (8) están colocados en la región de unión (5) de la columna de la dirección (6) en el perfil de soporte.
Description
Porta-instrumentos.
La invención se refiere a un
porta-instrumentos para un automóvil con un perfil
de soporte dispuesto transversalmente entre las columnas A de la
carrocería del automóvil.
Los porta-instrumentos se
extienden en un automóvil entre las columnas A transversalmente a la
dirección de la marcha. En tipo de construcción convencional, un
porta-instrumentos está constituido esencialmente
por un perfil de soporte, por ejemplo, un tubo. Una propuesta de
este tipo se deduce del documento DE 196 20 919 A1. Un perfil de
soporte constituido por un soporte hueco rígido se publica en el
documento DE 195 34 568 A1.
En la región del salpicadero están dispuestos en
el porta-instrumentos diversos soportes de fijación
para los tableros de instrumentos propiamente dichos así como para
la retención o fijación de otros componentes del vehículo, como
instalación de calefacción o de climatización, airbag, columna de
la dirección, consola central, caja de fusibles o guantera.
En principio, el
porta-instrumentos debe cumplir diversas funciones.
Además de reforzar la carrocería, sirve para la absorción de
energía en caso de choque y para la conexión de diferentes puntos
del espacio o bien para la fijación de los diversos soportes de
fijación. Además, debe ser adecuado para el funcionamiento en las
más diferentes gamas de frecuencia. Hasta ahora, los soportes de
fijación están diseñados en la sección transversal lo mismo que en
el espesor de pared de acuerdo con la primera frecuencia propia. No
obstante, en el funcionamiento de marcha se pueden producir
oscilaciones del porta-instrumentos, con lo que se
generan vibraciones y/o ruido estructural, lo que repercute de una
manera desfavorable sobre la acústica del espacio interior del
automóvil lo mismo que sobre el comportamiento de marcha o bien
sobre la comodidad de la marcha. Se trata de fijar y optimizar
constructivamente las oscilaciones propias. A tal fin está previsto
un soporte de fijación en el porta-instrumentos, a
través del cual se realiza una fijación en la carrocería.
Se conoce por el documento EP 0 585 875 B1 un
sistema de amortiguación de las vibraciones para un automóvil. Aquí
está prevista una instalación de las vibraciones, que detecta y
evalúa una vibración del automóvil o bien de partes del mismo y del
aire dentro del automóvil. En función de ello se excitan de una
manera correspondiente dos vibradores, de tal forma que se
amortiguan la oscilación del vehículo y la vibración del aire
dentro del vehículo.
A través del documento DE 198 11 787 A1 se conoce
una instalación reductora de las vibraciones para un automóvil que
pertenece al estado de la técnica, que está dispuesta entre los
soportes longitudinales y los soportes transversales con respecto
al módulo delantero o módulo trasero. La instalación reductora de
las vibraciones comprende uno o varios piezoaccionadores y debe
provocar una amortiguación mejorada así como una transmisión de
oscilaciones vibratorias así como de ruidos de zumbidos entre los
soportes longitudinales y el módulo delantero y el módulo
trasero.
El documento
US-A-5.960.673 prevé la disposición
de un elemento de amortiguación de goma en la región de unión de la
columna de la dirección en un soporte inferior. El elemento de
amortiguación está configurado como capa de goma y actúa
exclusivamente de forma pasiva.
La invención, partiendo del estado de la técnica,
tiene el cometido de mejorar un porta-instrumentos
desde el punto de vista de la técnica de vehículos, de incrementar
la libertad de configuración con respecto a la sección transversal y
al espesor de pared y de reducir el peso.
La solución de este cometido consiste, según la
invención, en un porta-instrumentos según la
reivindicación 1 de la patente.
El punto esencial de la invención está formado
por la medida de asociar al perfil de soporte una disposición
activa para la amortiguación de las vibraciones. Los piezoelementos
están colocados en la región de unión entre las columnas A y el
perfil de soporte así como en la región de unión de la columna de la
dirección en el perfil de soporte. Cuando aparece una oscilación
del porta-instrumentos en el funcionamiento de
marcha, ésta es detectada por sensores y es amortiguada o casi
anulada por medio de una oscilación de compensación generada
entonces activamente o bien es desplazada a otra gama de frecuencia
especialmente más alta. La disposición interviene activamente y
genera amplitudes periódicas de deformación y de tensión, que
consiguen, en la posición adecuada de las fases, el efecto de una
cancelación de la oscilación o bien de una amortiguación de la
frecuencia. Además, la disposición puede desacoplar componentes
unidos, de manera que también a través de esta medida se realiza una
contribución efectiva a la amortiguación de las vibraciones. Se
evita una transmisión de las oscilaciones o bien del flujo de
fuerza en la región de unión de componentes adyacentes entre sí.
La acción de la disposición según la invención se
basa, por lo tanto, en una amortiguación de las vibraciones, en un
desplazamiento a otras regiones de frecuencia y/o en un
desacoplamiento de componentes unidos.
De esta manera, se puede simplificar el
porta-instrumentos en la sección transversal o bien
se puede diseñar más pequeño. También es posible una reducción del
espesor de pared. De esta manera, se consigue un ahorro de peso.
Además, se eleva la comodidad de la marcha. Por otra parte, dado
el caso, se pueden suprimir los soportes de fijación necesarios
hasta ahora para un alojamiento fijo o se pueden diseñar más
sencillos desde el punto de vista de la construcción. También esta
medida contribuye a una reducción del peso.
La invención posibilita, por lo tanto, una
supresión activa de las vibraciones y del ruido. De este modo se
mejora el comportamiento y la comodidad de la marcha.
Para una amortiguación activa de las vibraciones
se contemplan diferentes sistemas físicos, que comprenden
componentes, que poseen materiales activables eléctrica o
magnéticamente como accionadores y/o sensores. Éstos colaboran con
una unidad de regulación. El modo de funcionamiento de los elementos
accionadores / sensores se puede basar en piezoeléctricos, en
magneto-restrictivos o también en fluidos
electro-reológicos.
En el marco de la invención es posible también un
reequipamiento ventajoso de porta-instrumentos
empleados.
Las configuraciones ventajosas de la idea básica
de la invención forman el objeto de las reivindicaciones
dependientes 2 y 3 de la patente.
En el marco de la invención, está prevista una
disposición para la amortiguación de las vibraciones, que comprende
piezoelementos adaptables previstos en el perfil de soporte, que
colaboran con un regulador activo. Los piezoelementos son elementos
accionadores /sensores piezocerámicos, que están realizados como
componente compuesto de fibras con fibras y/o láminas piezocerámicas
incrustadas. Para una integración en materiales compuestos de fibras
son adecuados especialmente elementos de discos piezocerámicos
finos, que se designan también como piezoláminas, lo mismo que
fibras piezocerámicas.
En principio, es posible aplicar también
piezoelementos a soportes de fijación adyacentes del
porta-instrumentos.
En los piezoelementos adaptables se realiza una
conversión de la energía eléctrica en energía mecánica sin partes
móviles. Esto garantiza una reacción muy rápida así como una
duración de vida larga de los componentes. El principio de los
piezoelementos se basa en que los cristales incrustados aquí
modifican su forma bajo la influencia de un campo eléctrico. Esto
posibilita una excitación de los piezoelementos a través del
regulador externo y la generación de una oscilación opuesta u
oscilación de compensación en el porta-instrumentos.
Como accionadores piezocerámicos se emplean con preferencia mezclas
cerámicas de
plomo-circonato-titanato con alta
actividad electromecánica, es decir, con una modificación relativa
grande de la longitud / espesor cuando se aplica una tensión
eléctrica.
En principio, se pueden disponer otros
piezoelementos distribuidos sobre el
porta-instrumentos. Esta medida posibilita, además,
la utilización de los piezoelementos para el reconocimiento de
daños. Si aparecen grietas o daños de rotura en el
porta-instrumentos, éstos pueden ser detectados o
reconocimientos a través de los piezoelementos en virtud de la
modificación del comportamiento de oscilación.
Los piezoelementos están previstos en la región
de unión entre las columnas A y el perfil de soporte así como en la
región de unión de la columna de la dirección. Esta colocación es
ventajosa porque a través de la columna de la dirección se conducen
una gran parte de las oscilaciones o bien de las vibraciones que
resultan del funcionamiento de la marcha al
porta-instrumentos. Además, existe la posibilidad de
aplicar los piezoelementos en soportes de fijación asociados al
porta-instrumentos. La disposición de
piezoelementos entre componentes provoca el efecto deseado de un
desacoplamiento. De esta manera tiene lugar una interrupción del
flujo de fuerza.
A continuación se describe la invención con la
ayuda de una figura, que muestra de una manera técnicamente
simplificada la representación esquemática de un
porta-instrumentos.
En la figura se representa un
porta-instrumentos 1, que se extiende en un turismo
entre las columnas A 2, 3, representadas aquí de forma esquemática,
de la carrocería del automóvil transversalmente al sentido de la
marcha y que está fijado allí de una manera adecuada.
El porta-instrumentos 1 comprende
un perfil de soporte hueco 4, que lleva el tablero de instrumentos
y que sirve para la retención o fijación de diferentes componentes
del vehículo como instalación de calefacción o instalación de
climatización, airbag, consola central, caja de fusibles o
guantera.
La unión de la columna de la dirección se designa
con 5 en la figura. La columna de la dirección propiamente dicha
tiene el signo de referencia 6.
Al perfil de soporte 4 está asociada una
disposición activa para la amortiguación de las vibraciones. A tal
fin se aplican piezoelementos cerámicos 67, 8, 9 en el perfil de
soporte 4, que colaboran con un regulador 10. Los piezoelementos 7,
8, 9 combinan un sensor y un accionador en un componente. El
regulador 10 está dispuesto en el exterior del automóvil. La
alimentación de la tensión para la disposición para la
amortiguación de las vibraciones no se representa en la figura.
Habitualmente se realiza a través de una fuente de tensión de 24
voltios.
Se reconoce que los piezoelementos 7 están
colocados en la región de unión 11 entre las columnas A 2, 3 y el
perfil de soporte 4. Los piezoelementos 8 están colocados entre la
unión de las columnas e la dirección 5 y la columna de la dirección
6. Los piezoelementos 9 están aplicados, por ejemplo encolados
sobre el perfil de soporte.
La disposición para la amortiguación de las
oscilaciones influye de una manera activa a través de los
piezoelementos cerámicos 7, 8, 9 aplicados sobre el comportamiento
de oscilación del porta-instrumentos 1. Las
oscilaciones propias del porta-instrumentos 1 que
aparecen en el funcionamiento son detectadas, evaluadas y es
aplicada a través de los accionadores una oscilación de
compensación. Esta oscilación de compensación es controlada a
través de la dirección del campo eléctrico y de la dirección de
polarización. De esta manera se genera una amplitud periódica de la
deformación y de la tensión, que consigue en la posición adecuada de
las fases una cancelación de la oscilación o bien una amortiguación
o desplazamiento o bien un desacoplamiento. Las oscilaciones
perturbadoras que resultan a partir del funcionamiento son
combatidas de esta manera directamente en el lugar de la aparición.
De este modo se lleva a cabo una amortiguación de la oscilación y
del ruido estructural. Debido a ello, se puede reducir tanto la
sección transversal como también el espesor de pared del
porta-instrumentos 1, con lo que se consigue un
ahorro de peso. También se pueden suprimir los soportes de fijación
posibles para la fijación del porta-instrumentos 1
o se puede realizar más sencillo, lo que posibilita un ahorro de
peso adicional.
- 1
- - Porta-instrumentos
- 2
- - Columna A
- 3
- - Columna B
- 4
- - Perfil de soporte
- 5
- - Unión de la columna de la dirección
- 6
- - Columna de la dirección
- 7
- - Piezoelemento
- 8
- - Piezoelemento
- 9
- - Piezoelemento
- 10
- - Regulador
- 11
- - Región de unión.
Claims (3)
1. Porta-instrumentos para un
automóvil, que presenta un perfil de soporte (4) que se extiende
entre las columnas A (2, 3) de la carrocería del automóvil, estando
dispuesta en el perfil de soporte (4) una disposición activa para la
amortiguación de la oscilación, la disposición para la
amortiguación de la oscilación comprende piezoelementos (7, 8, 9)
adaptables previstos en el perfil de soporte (4) así como un
regulador (10) que colabora con éstos, donde los piezoelementos (7)
están colocados en la región de unión (11) entre las columnas A (2,
3) y el perfil de soporte (4) y los piezoelementos (8) están
colocados en la región de unión (5) de la columna de la dirección
(6) en el perfil de soporte.
2. Porta-instrumentos según la
reivindicación 1, caracterizado porque los piezoelementos (7,
8, 9) están realizados como pieza compuesta de fibras con fibras
y/o láminas piezocerámicas incrustadas.
3. Porta-instrumentos según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los
piezoelementos (9) están dispuestos en el perfil de soporte (4), que
se utilizan para el reconocimiento de los daños.
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