ES2267071T3 - Tope de absorcion de choque para vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Tope (1) de absorción de choque para vehículo automóvil, que comprende una base (2) dispuesta en un primer extremo (4) del tope (1), un órgano de amortiguamiento (3) elásticamente deformable dispuesto en un segundo extremo (5) del tope (1), y un soporte (6) que se extiende desde la base (2) y que porta el órgano de amortiguamiento (3), caracterizado porque el soporte (6) comprende un elemento elásticamente compresible (7) y una jaula (8) de longitud variable, inferior a una longitud máxima determinada (9), la jaula (8) manteniendo el elemento elásticamente compresible (7) en un estado de pretensado, y el órgano de amortiguamiento (3) y el elemento elásticamente compresible (7) presentando primera y segunda rigidez respectivas, donde primera es superior a la segunda.
Description
Tope de absorción de choque para vehículo
automóvil.
La presente invención concierne, de forma
general, a un tope de absorción de choque.
Más particularmente, la invención concierne a un
tope de absorción de choque para vehículo automóvil, que comprende
una base dispuesta en un primer extremo del tope, un órgano de
amortiguamiento elásticamente deformable dispuesto en un segundo
extremo del tope, y un soporte que se extiende desde la base y que
porta el órgano de amortiguamiento.
Durante un choque delantero entre un vehículo
automóvil y un peatón, la cabeza de éste generalmente impacta la
carrocería del vehículo, y toca principalmente el capó delantero,
los montantes de ventanilla o el parabrisas.
Esta es la razón por la cual numerosos
constructores de automóviles han desarrollado diversas soluciones
que apuntan a amortiguar el choque sufrido por un peatón impactado
por un vehículo automóvil, el choque pudiendo por ejemplo ser
amortiguado por un tope de absorción de choque.
Un tope del tipo precedentemente definido, que
permite tal amortiguamiento de choques, es por ejemplo descrito en
el documento de patente EP 1 104 726 A2, que revela los elementos
según el preámbulo de la reivindicación 1, de VOLKSWAGENWERK
AG.
Las figuras 5-A y
5-B representan un tope para absorción de choque de
un peatón tal como es divulgado en ese documento del arte anterior.
La posición delantera de choque es representada en la figura
5-A y la posición después del choque y después de
la deformación total del tope es representada en la figura
5-B.
El tope 1 de la figura 5-A está
dispuesto en un capó 15 de un vehículo y topa contra una estructura
deformable plásticamente 18 por sí misma fijada en un elemento fijo
de la carrocería 16.
El órgano de amortiguamiento es de forma
cilíndrica y posee una serie de ranuras 17 sobre su periferia
externa. El soporte 6 posee una porción tubular de forma
complementaria con la forma cilíndrica del órgano de
amortiguamiento. Espaldones de forma complementaria a las ranuras
17 son posicionados en estos y constituyen una parada en la
traslación del órgano de amortiguamiento 3 con relación al soporte
6.
En el momento del choque, el capó tiende a
hundirse en dirección del elemento de carrocería induciendo
correlativamente una fuerza opuesta en el sentido del hundimiento
del capó sobre el órgano de amortiguamiento 3 que se deforma
elásticamente. Cuando el esfuerzo aplicado sobre el capó es
demasiado importante el órgano de amortiguamiento 3 se deforma
completamente y la parada en la traslación del órgano de
amortiguamiento cede por deformación de esas ranuras 17 lo que
implica el deslizamiento del órgano de amortiguamiento 3 con
relación al soporte 6.
Esta fusibilidad de la ensambladura entre el
órgano de amortiguamiento y el soporte permite absorber una parte
de los esfuerzos resultantes del choque con un peatón.
Igualmente, durante un choque con un peatón, la
estructura deformable plásticamente 18 que tiene la forma de un
hexaedro se deforma y se aplasta permitiendo de esta forma una
función de absorción de choque durante el desplazamiento del capó
15 con relación al elemento fijo de carrocería 16.
La ensambladura de este tope sobre su soporte es
por lo tanto una ensambladura fusible difícilmente reversible lo
que obliga el reemplazo del tope después de cada choque. Además, en
caso de choque, la ensambladura fusible del tope cede bruscamente
lo que implica una discontinuidad del esfuerzo de resistencia al
hundimiento ejercido por el tope sobre el capó. En fin una vez
deformada, la estructura deformable plásticamente 18 no puede
volverse a colocar lo que impone el cambio de al menos una parte
del mecanismo de tope y complica la reparación.
En este contexto, la presente invención tiene
por objeto proponer un tope de absorción de choque para vehículo
automóvil que permite una función de tope elástico de mantenimiento
del capó en posición normal de cierre, y una función de absorción
de choque en caso de choque con un peatón. El esfuerzo de
resistencia ejercido por el tope sobre el capó debe ser creciente y
continuo en el curso del movimiento de hundimiento del capó.
Después de la absorción del choque, el tope debe igualmente ser
capaz de volver a su posición de origen y autorizar una
repetitividad de la función de absorción de choque.
Para este fin, el tope de absorción de choque
para vehículo automóvil de la invención, conforme además a la
definición genérica dada en el preámbulo de aquí arriba, está
esencialmente caracterizado porque el soporte comprende un elemento
elásticamente compresible y una jaula de longitud variable, inferior
a una longitud máxima determinada, la jaula manteniendo el elemento
elásticamente compresible en un estado de pretensado, y el órgano
de amortiguamiento y el elemento elásticamente compresible
presentando una primera y segunda rigidez respectivas, donde la
primera es superior a la segunda.
En función de la amplitud de compresión del
tope, el tope adopta selectivamente una configuración de cierre y
una configuración de absorción de choque. El paso de la
configuración de cierre hacia la configuración de absorción de
choque se produce durante el movimiento de compresión del tope,
cuando la fuerza de compresión ejercida sobre el tope se hace
superior a la fuerza de pretensado del elemento elásticamente
compresible.
De esta forma cuando el tope está en
configuración de cierre, la fuerza de compresión aplicada sobre el
tope es insuficiente para comprimir el elemento compresible
pretensado y solamente el órgano de amortiguamiento es deformado
elásticamente. En esta configuración de cierre, el tope permite la
absorción de vibraciones y de choques de poca intensidad
generalmente producidos durante el rodaje del vehículo o durante el
cierre del capó.
En caso de choque o de esfuerzo importante sobre
el tope, la fuerza de compresión ejercida sobre el tope se hace
superior a la fuerza de pretensado del elemento elásticamente
compresible. El elemento elásticamente compresible se deforma
entonces elásticamente al mismo tiempo que la jaula de longitud
variable, permitiendo de este modo la absorción de una parte de la
energía del choque.
Gracias al tope según la invención, el esfuerzo
de resistencia a la compresión del tope es continuado durante el
paso del tope de su configuración de cierre a su configuración de
absorción de choque.
La primera rigidez del órgano de amortiguamiento
elásticamente deformable es superior a la segunda rigidez del
elemento elásticamente compresible. De esta manera, la rigidez del
tope de absorción de choque en configuración de cierre es superior
a su rigidez en configuración de absorción de choque.
En un ejemplo particular, el elemento
elásticamente compresible comprende un resorte, tal como un resorte
helicoidal.
Otras características y ventajas de la invención
resultarán claramente de la descripción que se hace a continuación,
a título indicativo y no limitativo, con referencia a los dibujos
anexos, en los cuales:
la figura 1 representa un corte del tope de
absorción de choque según la invención en configuración de
cierre;
la figura 2 representa un corte del tope de
absorción de choque según la invención en configuración de absorción
de choque;
la figura 3 representa una vista general de un
vehículo dotado de un tope de absorción de choque según la
invención;
la figura 4 representa una curva tipo de
evolución de esfuerzos en función de la amplitud de compresión del
tope;
las figuras 5-A y
5-B representan un tope de absorción de choque del
arte anterior.
Como se anunció precedentemente, la invención
concierne a un tope para la absorción de choque para vehículo.
El tope 1 representado en las figuras 1 y 2
comprende una base 2 dispuesta en el primer extremo 4 del tope 1,
así como un órgano de amortiguamiento 3 elásticamente deformable
dispuesto en un segundo extremo 5 del tope 1 y un soporte 3 que se
extiende desde la base 2 y que porta el órgano de amortiguamiento 3.
El órgano de amortiguamiento 3 elásticamente deformable está
compuesto por un material flexible y elástico tal como un material
elastómero como el caucho. Este órgano 3 posee una primera rigidez
K1 y puede igualmente tener una dureza de aproximadamente 40
newtons/mm^{2}.
El soporte 3 comprende una jaula 8 de longitud
variable que mantiene un elemento elásticamente compresible 7 tal
como un resorte en un estado pretensado.
Esta jaula 8 telescópica y compresible está
formada por un primer 10 y segundo 11 tubos metálicos que se
deslizan uno en el otro. El segundo tubo 11 está dispuesto en el
interior del primer tubo 10 cuyo diámetro interno es cercano y
ligeramente superior al diámetro externo del segundo tubo 11. Esos
dos tubos son preferentemente acoplados de manera estanca a fin de
evitar un riesgo de deterioro y de bloqueo de la ensambladura. Para
este fin, juntas anti-humedad y/o
anti-polvos pueden ser utilizadas en el lugar de la
unión entre los tubos.
El primer extremo del tubo 10 del lado de la
base 2 está obturado por un disco circular que forma la base 2 del
tope 1. El segundo extremo de ese primer tubo 10 posee un espaldón
exterior 19 destinado a apoyarse sobre un elemento de carrocería
16.
Ese primer tubo 10 posee igualmente un sistema
de sujeción 20 para el bloqueo en posición del primer tubo del
soporte 6 con relación a dicho elemento de carrocería 16 sobre el
cual el mismo debe apoyarse y ser acoplado. Este sistema de
sujeción comprende una pestaña elástica 20 formada sobre una porción
del primer tubo 10 próxima al espaldón 19 y que se extiende al
exterior del primer tubo 10.
El primer tubo 10 del tope 1 es insertado en una
abertura practicada en el elemento de la carrocería de manera que
el espaldón 19 tope sobre un primer lado del elemento de carrocería
16 y que la pestaña del sistema de sujeción 20 se apoye sobre el
segundo lado del elemento de carrocería 16.
Una vez ensamblado sobre el elemento de
carrocería, el tubo 10 es así mantenido en posición por fijación
elástica de la pestaña y parada en traslación en un sentido por su
espaldón 19 y en el otro sentido por la pestaña del sistema de
sujeción 20.
El segundo tubo 11 soporta el órgano de
amortiguamiento 3 en uno de sus extremos del lado del segundo
extremo 5 del tope 1. El órgano de amortiguamiento 3 elástico posee
una primera rigidez K1. Este órgano de amortiguamiento 3 está
formado por una porción cónica 22 de centrado con relación al
segundo tubo 11 y una porción plana que se apoya de manera plana
sobre un espaldón interno del segundo tubo 11 formando así una
parada en la traslación del órgano de amortiguamiento 3 con
relación al segundo tubo 11. El órgano de amortiguamiento 3 elástico
está parcialmente insertado y acoplado en el tubo 11 dejando así
sobrepasar una porción del órgano de amortiguamiento 3 fuera del
segundo tubo 11. La porción del órgano de amortiguamiento que
sobrepasa el tubo 11 posee una rigidez K1 que lo hace apto para ser
comprimido y para deformarse bajo la acción de una fuerza externa en
el tope 1.
Un sistema de guiado del segundo tubo 11 con
relación al primer tubo 10 es preferentemente utilizado para evitar
una rotación relativa entre esos dos tubos pero también para limitar
la amplitud del movimiento de traslación entre esos dos tubos.
Este sistema de guiado comprende generalmente al
menos una pestaña 12 formada en al menos uno de los dos tubos 10 y
11 y que se introduce en una abertura alargada dispuesta en la pared
del otro tubo. En el caso de la figura 1, el segundo tubo 11 posee
una pestaña 12 que se desliza en una abertura alargada 13 dispuesta
en el primer tubo 10. La abertura alargada 13 es alargada
paralelamente al eje de compresión 21 del tope 1.
Cuando el tope 1 está en configuración de
cierre, la jaula 8 está alargada al máximo, y la pestaña 12 topa
longitudinalmente en un extremo de la abertura alargada 13 de manera
de limitar la amplitud de alargamiento de la jaula 18. La
separación por deslizamiento del primer tubo 10 con relación al
segundo tubo 11 es entonces imposible debido al hecho del tope de
la pestaña 12 en la abertura alargada 13.
Un elemento elásticamente compresible 7 está
dispuesto en el interior de los primer 10 y segundo 11 tubos y se
apoya respectivamente sobre al menos una porción de superficie
interna del primer tubo 10 y al menos una porción de superficie
interna del segundo tubo 11, ejerciendo así una fuerza de
alargamiento de esos tubos centrados según el eje de compresión
21.
La figura 3 representa un vehículo de motor que
utiliza el tope 1 de absorción de choque según la invención.
El vehículo posee un capó 15 móvil con relación
a un elemento de carrocería 16 del vehículo.
El tope 1 que está fijado sobre el extremo de
carrocería 16 está interpuesto entre el capó 15 y el elemento de
carrocería 16.
En posición de cierre del capó, el capó 15 topa
con el órgano de amortiguamiento 3 que en ausencia de choque
violento está parcialmente deformado por el capó 15.
Siempre en ausencia de choque violento, la
fuerza de compresión aplicada por el capó sobre el órgano de
amortiguamiento 3 del tope es inferior a la fuerza de pretensado
del elemento elásticamente compresible 7 que puede ser de 650
Newtons. De esta forma, en ausencia de choque, cuando la fuerza
ejercida sobre el tope 1 es inferior a la fuerza de pretensado,
solamente el órgano de absorción de choque 3 que tiene una primera
rigidez K1 permite la función de absorción de choque.
En caso de choque violento, tal como un choque
con un peatón, la fuerza de compresión del tope se hace superior a
la fuerza de pretensado del elemento elástico compresible 7. El
elemento elástico compresible 7 es entonces comprimido provocando
correlativamente la compresión de la jaula 8 de longitud variable.
La longitud de la jaula 8 disminuye entonces proporcionalmente a la
fuerza de compresión aplicada sobre el tope 1 y sobre el elemento
elásticamente compresible de segunda rigidez K2.
La segunda rigidez K2 del elemento elásticamente
compresible 7 es inferior a la primera rigidez K1 del órgano de
amortiguamiento 3, cuando el tope es comprimido más allá de la
fuerza de pretensazo, la rigidez global del tope se hace entonces
inferior o igual a la primera rigidez K1.
A partir de este hecho el tope puede cumplir una
función de absorción de choque escalonada en función de la fuerza
de compresión ejercida sobre el tope. Esta función de absorción de
choque escalonada tiene una rigidez variable según si el tope es
sometido a bajos esfuerzos de compresión como durante el rodaje del
vehículo, o según si el tope está sometido a esfuerzos de
compresión superiores a la fuerza de pretensado del elemento
elásticamente compresible 7 como es el caso durante un choque con un
peatón.
Esta función de absorción de absorción
escalonada es representada en la curva de la figura 4.
Esta curva representa la variación de los
esfuerzos de resistencia a la compresión del tope en Newtons en
función de la variación de la amplitud de compresión de este tope en
mm.
Para una baja amplitud de compresión del tope
comprendida entre cero y M1 mm, el esfuerzo de resistencia a la
compresión aumenta según una curva de fuerte taza de crecimiento de
pendiente constante sensiblemente igual a la primera rigidez
K1.
Cuando la amplitud de compresión del tope se
hace superior a M1 mm, la pendiente de la curva de los esfuerzos de
resistencia a la compresión se hacen entonces más bajos, esta
pendiente siendo sensiblemente superior y próxima a la segunda
rigidez K2.
Esta curva ilustra por lo tanto las dos
funciones principales del tope que son el amortiguamiento de los
esfuerzos de baja intensidad con una fuerte rigidez K1, y el
amortiguamiento de los esfuerzos de más fuerte intensidad tales
como un choque con un peatón con una rigidez más baja K2.
Después de la fase de absorción de choque y de
compresión de la jaula 8 del tope, el mismo ha almacenado una
energía elástica por medio del elemento elásticamente compresible 7.
Bajo el efecto de esta energía elástica, el tope 1 está entonces
apto para retomar su configuración y su longitud de origen por
alargamiento de la jaula 8 según un movimiento de relajamiento 23
inverso al movimiento de compresión 24.
Claims (11)
1. Tope (1) de absorción de choque para vehículo
automóvil, que comprende una base (2) dispuesta en un primer
extremo (4) del tope (1), un órgano de amortiguamiento (3)
elásticamente deformable dispuesto en un segundo extremo (5) del
tope (1), y un soporte (6) que se extiende desde la base (2) y que
porta el órgano de amortiguamiento (3), caracterizado porque
el soporte (6) comprende un elemento elásticamente compresible (7) y
una jaula (8) de longitud variable, inferior a una longitud máxima
determinada (9), la jaula (8) manteniendo el elemento elásticamente
compresible (7) en un estado de pretensado, y el órgano de
amortiguamiento (3) y el elemento elásticamente compresible (7)
presentando primera y segunda rigidez respectivas, donde primera es
superior a la segunda.
2. Tope (1) de absorción de choque según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
elásticamente compresible (7) comprende un resorte, tal como un
resorte helicoidal.
3. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
porque la jaula (8) es telescópica o compresible.
4. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1,
caracterizado porque la jaula (8) comprende primer 10 y
segundo 11 tubos que se deslizan uno en el otro.
5. Tope (1) de absorción de choque según la
reivindicación 4, caracterizado porque el segundo tubo (11)
está dispuesto en el interior del primer tubo (10) y se desliza en
el mismo.
6. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado
porque uno al menos de los dos tubos (11) comprende al menos una
pestaña (12) que se desliza en una abertura alargada (13) dispuesta
en el otro tubo (10).
7. Tope (1) de absorción de choque según la
reivindicación 6, caracterizado porque dicha pestaña (12)
está apta para topar longitudinalmente en un extremo de la abertura
alargada (13) de manera de limitar la amplitud de deslizamiento del
primer tubo (10) con relación al segundo tubo (11).
8. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el soporte (6) comprende un medio de fijación por sujeción
del soporte (6) sobre un soporte de apoyo del tope.
9. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el órgano de amortiguamiento (3) está al menos parcialmente
compuesto de material elastómero flexible.
10. Tope (1) de absorción de choque según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la jaula (8) es metálica.
11. Aplicación de un tope (1) según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes para la absorción de
un choque de un peatón sobre un capó (15) de un vehículo de motor,
en el cual el capó (15) es móvil con relación de un elemento de
carrocería (16), de una y otra parte de una posición de cierre del
capó, el tope (1) estando interpuesto entre el capó (15) y el
elemento de carrocería (16), y el órgano de amortiguamiento (3), en
ausencia de choque, estando parcialmente deformado en la posición de
cierre del capó.
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