ES2268661T3 - 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) prevista en un primer extremo (4) del tope (1), un órgano (3) de amortiguación, deformable elásticamente, previsto en un segundo extremo (5) del tope (1), y un soporte (6), unido con la base (2) y que monta el órgano (3) de amortiguación, estando destinado dicho soporte (6), en caso de compresión del tope (1), a deslizar en relación con la base (2) en la dirección de un eje de compresión (10), caracterizado porque el soporte (6) posee una primera superficie (7) de rozamiento rígida destinada a rozar contra una segunda superficie (8) de rozamiento rígida de la base (2) durante el movimiento de deslizamiento del soporte (7) en relación con la base (2), siendo la primera superficie (7) de rozamiento de forma, al menos parcialmente, complementaria con la segunda superficie (8) de rozamiento, de manera que el rozamiento entre estas superficies (7, 8) se produzca, al menos, en la mayor parte de la carrera de deslizamiento del soporte (6) y permita absorber parte de la energía de compresión del tope (1) durante un choque.
Description
Tope de absorción de choque para vehículo
automóvil.
La presente invención se refiere, de manera
general, a un tope de absorción de choque.
Más concretamente, la invención de refiere a un
tope de absorción de choque para vehículo automóvil, que comprende
una base prevista en un primer extremo del tope, un órgano de
amortiguación, deformable elásticamente, previsto en un segundo
extremo del tope, y, un soporte, unido con la base, y que monta el
órgano de amortiguación, estando destinado dicho soporte, en caso
de compresión del tope, a deslizar, en relación con la base, en la
dirección de un eje de compresión.
En caso de choque entre la parte delantera de un
vehículo automóvil y un peatón, la cabeza de éste, generalmente,
golpea la carrocería del vehículo, y, entra en contacto,
principalmente, con el capó, los montantes de ventanilla o el
parabrisas.
Por esta razón numerosos constructores de
automóviles han desarrollado diversas soluciones que tienen por
objeto amortiguar el choque sufrido por un peatón golpeado por un
vehículo automóvil, pudiendo amortiguarse el choque, por ejemplo,
merced a un tope de absorción de choque.
Un tope del tipo definido en lo que antecede,
que permite un amortiguación de choques de este tipo, se describe,
por ejemplo, en el documento de patente EP 1 104 726 A2 de
VOLKSWAGENWERK AG.
Las figuras 5-A y
5-B representan un tope para la absorción de un
choque contra un peatón, tal como se divulga en este documento de
la técnica anterior. La posición antes del choque se representa en
la figura 5-A, y la posición después del choque,
después de la deformación total del tope, se representa en la figura
5-B.
El tope 1 de la figura 5-A está
dispuesto en el capó 12 de un vehículo y apoya contra una estructura
16, deformable plásticamente, fijada, a su vez, en un elemento fijo
13 de carrocería opuesto al capó 12 móvil.
El soporte 6, que monta el órgano 3 de
amortiguación, tiene forma cilíndrica y se inserta en una parte
tubular de forma complementaria practicada en la base 2. Hay
resaltos previstos en el interior de la parte tubular de la base 2,
de manera que se inserten en gargantas 17 de forma complementaria
practicadas en la periferia externa del soporte 6 cilíndrico. Este
montaje mediante resaltos y gargantas constituye un bloqueo, en
traslación, del soporte 6 en relación con la base 2.
En el momento del choque, el capó 12 tiene
tendencia a hundirse en dirección al elemento 13 de carrocería,
dando lugar, correspondientemente, a una fuerza sobre el órgano 3 de
amortiguación, que se deforma elásticamente. Cuando la fuerza
aplicada sobre el capó 12 sea muy grande el órgano 3 de
amortiguación se deforma completamente y el bloqueo en traslación
del soporte 6 del órgano 3 de amortiguación cede por deformación
elástica de sus gargantas 17, provocando el deslizamiento del
órgano 3 de amortiguación en relación con el soporte 6.
Esta fusibilidad del montaje entre el soporte 6
y la base 2 permite, para una carrera muy pequeña del capó,
absorber parte de las fuerzas resultantes del choque contra un
peatón.
Igualmente, cuando se produce un choque contra
un peatón, la estructura 16 deformable plásticamente, en forma de
hexaedro, se deforma y se aplasta, permitiendo así una función de
absorción de choque durante el desplazamiento del capó 15 en
relación con el elemento fijo 16 de carrocería.
La absorción del choque se realiza en dos
etapas. En una primera etapa, y para un pequeño recorrido del
hundimiento del capó, el deslizamiento del soporte 6 en relación
con la base 2 permite absorber una pequeña parte de la energía
generada por el choque. En una segunda etapa, y para la mayor parte
del recorrido del desplazamiento del capó, la deformación de la
estructura 16 deformable plásticamente permite la absorción de otra
parte, más importante, de la energía del choque contra el
peatón.
Este tope de la técnica anterior requiere la
utilización de, al menos, dos medios distintos de absorción de
choque, a saber, el montaje soporte/base, deformable elásticamente,
y la estructura 16 deformable plásticamente. Estos dos medios
requieren un número importante de piezas y mecanizados, aumentando,
en consecuencia, la complejidad y el coste de un tope de este tipo.
Además, la evolución de la fuerza resistente al hundimiento del capó
es difícilmente controlable, ya que los dos medios de absorción de
choque intervienen en instantes diferentes, y tienen, cada uno,
propiedades mecánicas diferentes.
En este contexto, la presente invención tiene
por objeto proponer un tope de absorción de choque para vehículo
automóvil que permita 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 contra un peatón. La fuerza resistente
ejercida por el tope sobre el capó tiene que ajustarse de modo
preciso, con el fin de limitar la intensidad máxima de la fuerza
resistente ejercida por el capó sobre el peatón en el momento del
choque.
Con este fin, el tope de absorción de choque
para vehículo automóvil de la invención, por otro lado conforme a
la definición genérica que de él ofrece el preámbulo anteriormente
mencionado, se caracteriza, esencialmente, porque el soporte posee
una primera superficie de rozamiento rígida, destinada a rozar
contra una segunda superficie de rozamiento rígida de la base
durante el movimiento de deslizamiento del soporte en relación con
la base, siendo la primera superficie de rozamiento de forma
complementaria, al menos parcialmente, con la segunda superficie de
rozamiento, de manera que el rozamiento entre estas superficies se
produzca, al menos, en la mayor parte de la carrera de
deslizamiento del soporte, y permita absorber parte de la energía de
compresión del tope durante un choque.
Las superficies de rozamiento rígidas permiten
la absorción, por rozamiento, de parte de la energía generada
durante el choque contra un peatón. La utilización de superficies de
rozamiento rígidas evita la acumulación de energía en forma de
fuerza elástica de recuperación. La única fuerza elástica acumulada
por el tope está relacionada con la compresión del órgano de
amortiguación elástico.
Así, el tope de acuerdo con la invención acumula
una pequeña cantidad de energía elástica, lo que limita la magnitud
del retroceso del capó después de su hundimiento y reduce,
correspondientemente, el impacto del capó durante el choque contra
un peatón.
Otra ventaja de la absorción del choque por
rozamiento consiste en controlar la fuerza máxima admisible por el
tope, sencillamente, mediante la limitación de la superficie de
rozamiento efectiva entre la primera y la segunda superficies.
En función de la magnitud de la compresión del
tope, éste adopta, selectivamente, una configuración de cierre y
una configuración de absorción de choque. El paso de la
configuración de cierre a la configuración de absorción de choque
se produce durante el movimiento de compresión del tope, cuando la
fuerza de compresión ejercida sobre el tope llegue a ser superior a
la fuerza de rozamiento resistente al deslizamiento del soporte en
relación con la base.
Así, cuando el tope se encuentre en
configuración de cierre, la fuerza de compresión aplicada sobre el
tope es insuficiente para hacer deslizar el soporte en relación con
la base y sólo se deforma elásticamente el órgano de amortiguación.
En esta configuración de cierre, el tope permite la absorción de
vibraciones y choques de pequeña intensidad, producidos,
generalmente, cuando rueda el vehículo o durante el cierre del
capó.
En caso de choque o fuerza importante ejercida
sobre el tope, la fuerza de compresión del tope llega a ser
superior a la fuerza de rozamiento mínima necesaria para el
deslizamiento del soporte en relación con la base. Entonces, la
primera y la segunda superficies deslizan una en relación con otra y
la energía de este movimiento es absorbida por el rozamiento entre
estas superficies. Para aumentar la capacidad de absorción de
energía de un tope de este tipo, es suficiente, por ejemplo,
aumentar la fuerza de rozamiento mínima que permita el
deslizamiento relativo de las dos superficies.
En un ejemplo particular de acuerdo con la
invención, la base está unida con el soporte merced a un medio
fusible, rompible, comprendiendo dicho medio fusible, al menos, una
zona de debilitamiento destinada a ser cizallada por efecto de una
fuerza predeterminada de compresión del tope, permitiendo así el
movimiento de deslizamiento del soporte en relación con la base
cuando el tope reciba una fuerza de compresión superior o igual a
la fuerza predeterminada.
Este medio fusible rompible permite controlar de
modo preciso la fuerza mínima necesaria para el paso del tope de su
configuración de cierre a su configuración de absorción de choque.
Además, el cizallamiento del medio fusible puede servir de testigo
e indicar que el tope ha pasado ya a la configuración de absorción
de choque y, por tanto, tiene que ser sustituido.
En otro ejemplo particular, la primera y la
segunda superficies de rozamiento, de formas complementarias,
forman cilindros en torno al eje de compresión y están ajustadas
para un montaje apretado durante el deslizamiento del soporte en
relación con la base. Cuanto más apretado sea el ajuste más
resistente será el tope a la fuerza de compresión y de hundimiento
del capó.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto, claramente, a partir de la descripción
que sigue, a título indicativo y en modo alguno limitativo, en
relación con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1-A representa un
corte del tope de absorción de choque de acuerdo con la invención,
en configuración de cierre;
la figura 1-B representa un
corte del tope de absorción de choque de acuerdo con la invención,
en configuración de absorción de choque;
la figura 2 representa una vista, desde arriba,
del tope de absorción de choque y de su medio fusible rompible;
la figura 3 representa una vista general de un
vehículo dotado de un tope de absorción de choque de acuerdo con la
invención;
la figura 4 representa una curva típica de
evolución de fuerzas en función de la magnitud de la compresión del
tope;
las figuras 5-A y
5-B representan un tope de absorción de choque de la
técnica anterior.
Como se ha señalado en lo que antecede, la
invención se refiere a un tope de absorción de choque para
vehículo.
El tope 1 representado en las figuras 1 y 2
comprende una base 2 prevista en el primer extremo 4 del tope 1, un
órgano 3 de amortiguación, deformable elásticamente, previsto en un
segundo extremo 5 del tope 1, y un soporte 6 unido con la base 2 y
que monta el órgano 3 de amortiguación.
El órgano 3 de amortiguación deformable
elásticamente está compuesto, al menos parcialmente, por un material
flexible y elástico, tal como un material elastómero, por ejemplo,
caucho. Este órgano 3 posee una primera rigidez K_{1} y puede
tener, también, una dureza de, aproximadamente, 40
Newtons/mm^{2}.
El soporte 6 y la base 2 están constituidos por
tubos cilíndricos alineados con un mismo eje de simetría. El órgano
3 de amortiguación, generalmente cilíndrico, se monta en el soporte
6 por ajuste de una parte del órgano 3 en el soporte 6 en forma de
tubo. El soporte 6 tiene un diámetro exterior inferior o igual al
diámetro interior de la base 2, de modo que estos dos tubos puedan
deslizar uno en otro por la acción de una fuerza de compresión del
tope aplicada sobre el órgano de amortiguación y orientada de
acuerdo con el eje de simetría del soporte 6, en dirección a la
base 2. Preferiblemente, la superficie exterior 7 del soporte 6 y la
superficie interior 8 de la base 2 se mecanizan de manera que estos
dos tubos, una vez encajados uno en otro, estén montados con
apriete. Preferiblemente, al menos una parte de cada superficie de
rozamiento de los tubos se mecaniza con objeto de formar un ajuste
apretado de tipo H7/p6 o cualquier otro ajuste equivalente que
permita la consecución del montaje apretado. Las superficies así
mecanizadas están previstas para rozar una contra otra y,
correspondientemente, dar lugar a una fuerza mínima de rozamiento
de, aproximadamente, 650 Newtons, opuesta al deslizamiento del
soporte 6 en relación con la base 2.
La primera 7 y la segunda 8 superficies de
rozamiento mecanizadas, respectivamente, en el soporte 6 y la base
2 pueden estar previstas de manera que la fuerza de rozamiento
producida durante el deslizamiento sea variable en función de la
carrera de deslizamiento del soporte 6 en relación con la base
2.
La fuerza de rozamiento depende de varios
parámetros.
Así, la fuerza de rozamiento aumenta con el
apriete del ajuste entre la primera 7 y la segunda 8 superficies de
rozamiento.
La fuerza de rozamiento resistente al
deslizamiento aumenta, también, con la superficie efectiva de
contacto entre la primera 7 y la segunda 8 superficies. Para
limitar la superficie efectiva de contacto y, correspondientemente,
la intensidad de la fuerza resistente al deslizamiento, una de las
superficies de rozamiento es menor que la otra. La superficie de
rozamiento menor constituye el límite máximo de la superficie
efectiva de contacto.
El estado de la superficie y la naturaleza de
los materiales que constituyen la primera 7 y la segunda 8
superficies de rozamiento son, también, parámetros que influyen en
la fuerza de rozamiento resistente al deslizamiento. Por ello, la
base 2 y el soporte 6 se hacen con materiales rígidos tales como
metal o, preferiblemente, plástico, por ejemplo, poliamida (PA
6.6).
El soporte 6 está unido con la base merced a un
medio fusible rompible. Este medio fusible es una estructura
mecánica destinada a ser cizallada por la fuerza de compresión del
tope. Este medio fusible 9 puede hacerse mediante mecanizado de la
conexión mecánica que une el tubo de base 2 con el tubo soporte 6.
Así, en el ejemplo representado en las figuras 1-A,
1-B y 2, la base y el soporte forman una sola pieza
cilíndrica monobloque. La base y el soporte están unidas por una
porción de material debilitada por mecanizado, susceptible de
romperse por cizallamiento.
Una superficie de apoyo está prevista en la base
2 para apoyar contra un elemento 13 de carrocería.
La superficie de apoyo tiene forma de collarín
circular previsto en uno de los extremos de la base 2 y,
preferiblemente, al nivel de la unión fusible entre la base 2 y el
soporte 6. Esta superficie de apoyo está provista, generalmente, de
un dispositivo de fijación, con el fin de inmovilizar el tope en
relación con el elemento de carrocería. Preferiblemente, el
dispositivo de fijación consiste en un medio de fijación por salto
elástico, lo que permite el desmontaje y el cambio fáciles del
tope.
El tope de acuerdo con la invención se utiliza,
generalmente, para la absorción del choque de un peatón contra el
capó 12 de un vehículo a motor. El capó 12 puede moverse, en
relación con el elemento 13 de carrocería, a una y otra parte de
una posición de cierre del capó. El tope 1 está interpuesto entre el
capó 12 y el elemento 13 de carrocería. El órgano 3 de
amortiguación, en ausencia de choque, está deformado parcialmente en
la posición de cierre del capó 12, lo que permite absorber las
fuerzas de pequeña intensidad aplicadas sobre el capó.
La curva de la figura 4 representa la evolución
de la fuerza resistente al deslizamiento en función de la magnitud
de la compresión del tope.
En una primera etapa, para una magnitud de
compresión del tope entre 0 mm y M_{1} mm, la fuerza resistente
aumenta de 0 a F_{1} Newtons, proporcionalmente a la magnitud de
la compresión y con una pendiente igual a la rigidez K_{1} del
órgano 3 de amortiguación elástico.
En una segunda etapa, en el momento del choque
contra un peatón, la fuerza de compresión del tope supera a la
fuerza predeterminada F_{1}, permitiendo así el cizallamiento y el
aplastamiento de la zona de debilitamiento del medio fusible 9.
A continuación, en una tercera etapa, después
del cizallamiento del medio fusible 9, el soporte 6 puede deslizar
en relación con la base 2. Entonces, la primera 7 y la segunda 8
superficies de rozamiento se ponen en contacto una con otra,
haciendo aumentar así el valor de la superficie efectiva de
rozamiento y, correspondientemente, la intensidad de la fuerza de
rozamiento resistente al deslizamiento.
En el caso de la figura 4, después del
cizallamiento para un valor M_{1} de compresión del tope y una
fuerza predeterminada F_{1}, la fuerza de rozamiento F_{2}
opuesta al deslizamiento del soporte 6 en relación con la base 2
permanece constante a lo largo de toda la carrera del soporte y
hasta llegar a un valor M_{3} de compresión máximo.
Claims (9)
1. Tope (1) de absorción de choque para vehículo
automóvil, que comprende una base (2) prevista en un primer extremo
(4) del tope (1), un órgano (3) de amortiguación, deformable
elásticamente, previsto en un segundo extremo (5) del tope (1), y
un soporte (6), unido con la base (2) y que monta el órgano (3) de
amortiguación, estando destinado dicho soporte (6), en caso de
compresión del tope (1), a deslizar en relación con la base (2) en
la dirección de un eje de compresión (10), caracterizado
porque el soporte (6) posee una primera superficie (7) de
rozamiento rígida destinada a rozar contra una segunda superficie
(8) de rozamiento rígida de la base (2) durante el movimiento de
deslizamiento del soporte (7) en relación con la base (2), siendo la
primera superficie (7) de rozamiento de forma, al menos
parcialmente, complementaria con la segunda superficie (8) de
rozamiento, de manera que el rozamiento entre estas superficies (7,
8) se produzca, al menos, en la mayor parte de la carrera de
deslizamiento del soporte (6) y permita absorber parte de la energía
de compresión del tope (1) durante un choque.
2. Tope (1) de absorción de choque según la
reivindicación 1, caracterizado porque la base (2) está unida
con el soporte (6) merced a un medio fusible (9) rompible,
comprendiendo dicho medio fusible (9), al menos, una zona de
debilitamiento destinada a ser cizallada merced a una fuerza
predeterminada de compresión del tope (1), permitiendo así el
movimiento de deslizamiento del soporte (6) en relación con la base
(2) cuando el tope (1) reciba una fuerza de compresión superior o
igual a la fuerza predeterminada.
3. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
porque la primera (7) y la segunda (8) superficies de rozamiento,
de formas complementarias, forman cilindros en torno al eje (10) de
compresión, y están ajustadas para estar montadas apretadas durante
el deslizamiento del soporte (6) en relación con la base (2).
4. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la base (2) y el soporte (6) son partes de una única pieza
monobloque.
5. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el soporte (6) tiene forma de tubo orientado de acuerdo con
el eje (10) de compresión y porque la base (2) comprende una parte
de superficie de apoyo destinada a apoyar contra un elemento (13) de
carrocería del vehículo.
6. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el tope (1) comprende un medio de fijación, por salto
elástico, en un elemento (13) de carrocería.
7. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el órgano (3) de amortiguación está formado, al menos
parcialmente, por material elastómero flexible.
8. Tope (1) de absorción de choque según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque la base y el soporte son de metal.
9. Aplicación de un tope (1), según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, a la absorción del choque de
un peatón contra un capó (12) de un vehículo a motor, en la que el
capó (12) pueda moverse, en relación con un elemento (13) de
carrocería, a una y otra parte de una posición de cierre del capó,
estando interpuesto el tope (1) entre el capó (12) y el elemento
(13) de carrocería, y estando el órgano (3) de amortiguación, en
ausencia de choque, deformado parcialmente en la posición de cierre
del capó (12).
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