ES2328512T3 - Dispositivo de absorcion de energia para vehiculos compuestos de multiples unidades. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de absorción de energía para vehículos compuestos de múltiples unidades, especialmente para vehículos sobre carriles, con un primer elemento de transmisión de fuerza (10), un segundo elemento de transmisión de fuerza (20) y un elemento de absorción de energía (30), que presenta un cuerpo de unión (31) en forma de un cuerpo hueco que se extiende en el sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía (100), estando unidos entre sí los elementos de transmisión de fuerza (30) en unión forzada con la ayuda del elemento de absorción de energía (30), de tal forma que las fuerzas de tracción y de empuje pueden transmitirse en el sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía (100), porque el flujo de fuerza durante la transmisión de las fuerzas se produce en su totalidad a través del cuerpo de unión (31), estando concebido el elemento de absorción de energía (30) de tal forma que, hasta un valor de energía definible que puede transmitirse por el flujo de fuerza a través del cuerpo de unión (31), los elementos de transmisión de fuerza (10, 20) son sustancialmente rígidos uno respecto a otro, y de tal forma que cuando se excede el valor de energía definible transmitido por el flujo de fuerza a través del cuerpo de unión (31), los elementos de transmisión de fuerza (10, 20) se desplazan uno respecto a otro en el sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía (100), siendo absorbida y degradada por el elemento de absorción de energía (30) al menos una parte del valor de energía transmitido, presentando el dispositivo de absorción de energía (100) además un seguro de respuesta (32) para el elemento de absorción de energía (30), que actúa en conjunto con el elemento de absorción de energía (30), de tal forma que tras la respuesta del seguro de respuesta (32) se forma al menos un primer pliegue (33) que se extiende en el sentido circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno del cuerpo de unión (31), sirviendo el primer pliegue (33) como disparador para predefinir la formación de pliegues del cuerpo de unión (31) en caso de respuesta del elemento de absorción de energía (30), caracterizado porque el seguro de respuesta (32) presenta al menos un elemento de tracción (32'', 32'''') previsto en el interior del cuerpo de unión (31), que en al menos dos puntos de fijación (F) opuestos está unido con el cuerpo de unión (31) y que está configurado para formar al menos un primer pliegue (33) que se extiende en el sentido circunferencial del cuerpo de unión (31) cuando una zona (32'''') del elemento de tracción (32), situada entre los puntos de fijación (32'') opuestos, se abolla, preferentemente de forma central, con la ayuda de un manipulador (40) que puede hacerse avanzar al interior del cuerpo de unión (31).
Description
Dispositivo de absorción de energía para
vehículos compuestos de múltiples unidades.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de absorción de energía para vehículos compuestos de
múltiples unidades, especialmente para vehículos sobre carriles,
con un primer elemento de transmisión de fuerza, un segundo
elemento de transmisión de fuerza y un elemento de absorción de
energía, que presenta un cuerpo de unión en forma de un cuerpo
hueco que se extiende en el sentido longitudinal del dispositivo de
absorción de energía, estando unidos entre sí de modo forzado los
elementos de transmisión de fuerza con la ayuda del elemento de
absorción de energía, de tal forma que las fuerzas de tracción y de
empuje pueden transmitirse en el sentido longitudinal del
dispositivo de absorción de energía, porque el flujo de fuerza
durante la transmisión de las fuerzas se produce en su totalmente a
través del cuerpo de unión, estando concebido el elemento de
absorción de energía de tal forma que, hasta un valor de energía
definible que puede transmitirse por el flujo de fuerza a través
del cuerpo de unión, los elementos de transmisión de fuerza son
sustancialmente rígidos uno respecto a otro, y de tal forma que
cuando se excede el valor de energía definible transmitido por el
flujo de fuerza a través del cuerpo de unión, los elementos de
transmisión de fuerza se desplazan uno respecto a otro en el
sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía, siendo
absorbida y degradada por el elemento de absorción de energía al
menos una parte del valor de energía transmitido.
Este tipo de dispositivos de absorción de
energía se conocen, en principio, por el estado de la técnica y se
emplean, por ejemplo, como seguro contra choques en la técnica de
vehículos sobre carriles. Generalmente, un seguro contra choques de
este tipo, se compone de una combinación de dispositivo de
tracción/empuje (aparato de resorte) y un dispositivo de absorción
de energía, protegiendo el seguro contra choques el vehículo
especialmente también a mayores velocidades de colisión. Por
ejemplo, está previsto que el dispositivo de tracción/empuje
absorba fuerzas de tracción y de empuje hasta una magnitud definida,
transmitiendo las fuerzas más elevadas al chasis del vehículo.
Aunque de esta manera, las fuerzas de tracción y de empuje que se
producen entre las distintas cajas de vagones durante la marcha
normal, por ejemplo, en un vehículo compuesto de múltiples unidades,
se absorben en dicho seguro contra choques configurado generalmente
de forma regenerativa; en caso de exceder la carga de servicio del
seguro contra choques de tracción/de empuje, por ejemplo en caso del
impacto del vehículo contra un obstáculo o durante un frenado
abrupto del vehículo, es posible que se destruyan o sufran daños el
dispositivo de tracción/empuje configurado de forma regenerativa y
la unión articulada o de acoplamiento prevista eventualmente entre
las distintas cajas de vagones o el punto de intersección entre las
distintas cajas de vagones. En cualquier caso, el dispositivo de
tracción/de empuje no basta para absorber toda la energía
producida. Por esta razón, el seguro contra choques no está
integrado en el concepto de absorción de energía del vehículo en su
conjunto, por lo que la energía de choque producida se transmite
directamente al chasis del vehículo. Durante ello, éste se ve
sometido a cargas extremos pudiendo sufrir daños o incluso quedar
destruido. En los vehículos sobre carriles, en tal caso, la caja del
vagón corre peligro de descarrilar.
Con el objetivo de proteger el chasis del
vehículo contra daños en caso de fuertes choques por impacto,
frecuentemente se usa un elemento de absorción de energía
configurado de forma destructiva o regenerativa, concebido por
ejemplo de tal forma que responda tras agotarse la absorción de
trabajo del dispositivo de tracción/de empuje absorbiendo y, por
tanto, degradando la energía transmitida por el flujo de fuerza a
través del elemento de absorción de energía. Como elementos de
absorción de energía entran en consideración, por ejemplo, cuerpos
de deformación, en los que, por una deformación definida de un
elemento, la energía de choque se transforma, de manera
destructiva, en trabajo de deformación y calor.
Un elemento de absorción de energía, en el que
un tubo de deformación se usa para transformar la energía de choque
presenta una línea característica de extensión sustancialmente
rectangular, por lo que, después de la respuesta del elemento de
absorción de energía, queda garantizada una absorción máxima de
energía. Sin embargo, en la actualidad, no es posible adaptar un
dispositivo de absorción de energía, en el que se usa un elemento
de absorción de energía configurado de forma destructiva (por
ejemplo, en forma de un cuerpo de deformación) y que, por tanto,
presenta una línea característica generalmente rectangular,
predefinida por el elemento de absorción de energía, de forma muy
exacta a determinadas aplicaciones, especialmente con vistas al
comportamiento de respuesta del dispositivo de absorción de energía.
Para ello, es preciso concebir correspondientemente la línea
característica de fuerza/recorrido del dispositivo de absorción de
energía para permitir una absorción de energía definida,
previsible.
Por el documento WO00/05119A1 se conoce un
dispositivo de absorción de energía del tipo mencionado al
principio, en el que entre una primera brida y una segunda brida
(elementos de transmisión de fuerza) está dispuesto un cuerpo de
unión en forma de un cuerpo en forma de caja que se extiende en el
sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía. Dicho
cuerpo en forma de caja realiza en el dispositivo de absorción de
energía conocido la función de un cuerpo de deformación que, al
excederse una fuerza de activación característica, pierde su
función de transmisión de fuerza por un colapso axial de pliegues.
En este caso, el cuerpo de unión en forma de caja colapsa con
pliegues regulares, quedando plegados los lados contiguos del cuerpo
de unión de unión en forma de caja generalmente alternando hacia
dentro o hacia fuera.
Además, en el dispositivo de absorción de
energía conocido está previsto un disparador para predefinir la
formación de pliegues del cuerpo de unión en forma de caja durante
la respuesta del elemento de absorción de energía, por lo que en
aquellos puntos en los que durante la respuesta del dispositivo de
absorción de energía deben producirse los primeros pliegues están
previstas imperfecciones geométricas en forma de dobladuras
realizadas durante la construcción.
Sin embargo, el dispositivo de absorción de
energía descrito anteriormente, que se conoce por el documento
WO00/05119A1, tiene la desventaja de que para fabricar el cuerpo de
unión en forma de caja, las distintas chapas que forman la pared
del cuerpo de unión acabado tienen que someterse a un tratamiento
relativamente complicado antes de la soldadura de las chapas
individuales para fabricar el cuerpo de unión en forma de caja. En
particular, en cada chapa individual, previamente tienen que
doblarse partes finales definidas, en un ángulo determinado a
través de una línea de flexión exacta, para que en el cuerpo de
unión acabado la dobladura pueda servir realmente como disparador
preajustable para definir la formación de pliegues del cuerpo de
unión en caso de respuesta del elemento de absorción de energía. En
particular, con la solución conocida por el estado de la técnica no
se puede descartar que las imprecisiones que puedan producirse
durante la fabricación del cuerpo de unión en forma de caja, por
ejemplo en cuanto a la línea de flexión, a través de la cual han de
doblarse las piezas finales, o en cuanto al ángulo en el que deben
doblarse las piezas finales, puedan repercutir negativamente en el
comportamiento de respuesta del elemento de absorción de energía en
forma de caja, acabado.
Otro ejemplo de un dispositivo de absorción de
energía de este tipo se conoce por el documento
DE102004045737
A1.
A1.
Por lo tanto, la presente invención tiene el
objetivo de proporcionar un dispositivo de absorción de energía con
un elemento de absorción de energía de funcionamiento destructivo,
en el que la fuerza de respuesta para activar la absorción de
energía y la secuencia de eventos durante la absorción de energía
pueden preajustarse exactamente, y en el que el elemento de
absorción de energía presenta una estructura especialmente fácil de
fabricar y económica.
Según la invención, este objetivo se consigue
con un dispositivo de absorción de energía según la reivindicación
1.
La solución según la invención ofrece una serie
de ventajas esenciales, lo que se describe a continuación: Al
prever el seguro de respuesta para el elemento de absorción de
energía se garantiza generalmente que el disparador para definir la
formación de pliegues del cuerpo de unión en caso de respuesta del
elemento de absorción de energía se activa sólo después de terminar
el elemento de absorción de energía que presenta el cuerpo de unión
o después de terminar (y, dado el caso, incluso después de montar)
el dispositivo de absorción de energía. Desde el punto de vista de
la técnica de fabricación, esto resulta ventajoso, ya que la
conformación inicial del cuerpo de unión (cuerpo de deformación) se
mantiene inalterada a pesar de prever un disparador para predefinir
la formación de pliegues del cuerpo de unión en caso de respuesta
del elemento de absorción de energía. Por lo tanto, no es necesario
cambiar el desarrollo del proceso al fabricar el cuerpo de unión,
ya que no es preciso prever antes del ensamblaje del cuerpo de unión
imperfecciones geométricas (dobladuras) en las distintas chapas que
forman la pared del cuerpo de unión acabado.
Más bien, según la invención, está previsto el
seguro de respuesta que tras su activación forma en la pared del
cuerpo de unión al menos un primer pliegue que sirve de disparador
para predefinir la formación de pliegues del cuerpo de unión en
caso de respuesta del elemento de absorción de energía. Por lo
tanto, también sería posible reequipar un dispositivo de absorción
de energía del tipo mencionado al principio, a saber, de tal forma
que tras terminar el elemento de absorción de energía se incorpora
posteriormente el seguro de repuesto, de tal forma que actúe en
conjunto con el elemento de absorción de energía. Tras la activación
de este seguro de respuesta incorporado posteriormente en el
dispositivo de absorción de energía se forma al menos un primer
pliegue que se extiende en el sentido circunferencial, al menos en
parte alrededor del contorno del cuerpo de unión y que sirve de
disparador para predefinir la formación de pliegues del cuerpo de
unión en caso de respuesta del elemento de absorción de
energía.
Por otra parte, la solución según la invención
resulta adecuada también para casos, en los que no se desea
expresamente ningún disparador para predefinir la formación de
pliegues del cuerpo de unión en caso de respuesta del elemento de
absorción de energía. Es que, entonces, el dispositivo de absorción
de energía según la invención puede seguir utilizándose, aunque en
este caso, no se activa expresamente el seguro de respuesta para
formar el al menos un primer pliegue que se extiende en el sentido
circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno del
cuerpo de unión.
Generalmente, en el dispositivo de absorción de
energía según la invención, en el que para activar el seguro de
respuesta se forma un primer pliegue que sirve para predefinir la
formación de pliegues del cuerpo de unión, se puede preajustar
exactamente la secuencia de eventos durante la absorción de energía,
es decir, después de la respuesta del elemento de absorción de
energía. Es que, de tal forma que en la pared del cuerpo de unión
se realiza una imperfección geométrica en forma de un primer pliegue
al activarse el seguro de respuesta, se consigue que la posición,
la orientación y la formación de los primeros pliegues durante el
colapso axial de pliegues que se produce durante la absorción de
energía dependan en mucha menor medida de las irregularidades de
material en el cuerpo de unión, de lo que sería el caso si el
dispositivo de absorción de energía no presentase un disparador de
este tipo.
Algunas variantes ventajosas del dispositivo de
absorción de energía según la invención se indican en las
reivindicaciones subordinadas.
Así, en lo que se refiere al seguro de
respuesta, de manera especialmente ventajosa está previsto que éste
esté configurado de tal forma que puedan ajustarse la amplitud del
al menos un primer pliegue que se forma tras la activación del
seguro de respuesta y, por tanto, la fuerza de respuesta para el
elemento de absorción de energía. Las ventajas que se consiguen
mediante esta variante son obvias. Por tanto, se indica una solución
que se caracteriza porque, incluso después del acabado del elemento
de absorción de energía o del cuerpo de unión e incluso después del
acabado del dispositivo de absorción de energía en su conjunto, la
profundidad del primer pliegue formado por la activación del seguro
de respuesta puede ajustarse en función de la fuerza de respuesta
prevista para el elemento de absorción de energía. Se aprovecha el
conocimiento de que la fuerza de respuesta para el elemento de
absorción de energía, es decir, aquella fuerza de presión con la que
el cuerpo de unión del elemento de absorción de energía pierde su
función de transmisión de fuerza por el colapso axial de pliegues,
transformando al menos una parte de la energía transmitida a través
del dispositivo de absorción de energía en trabajo de deformación
plástica, es decir, destruyéndola, depende de la amplitud del primer
pliegue.
Según la invención, el seguro de respuesta
presenta al menos un elemento de tracción previsto en el interior
del cuerpo de unión, especialmente en forma de una cinta de tracción
o similar, estando unido este al menos un elemento de tracción, en
al menos dos puntos de fijación opuestos, con el cuerpo de unión, y
configurado para formar el al menos un primer pliegue que se
extiende en el sentido circunferencial del cuerpo de unión, cuando
una zona del elemento de tracción, situada entre los puntos de
fijación opuestos, se abolla preferentemente de forma central, con
la ayuda de un manipulador que puede hacerse avanzar al interior del
cuerpo de unión. Se trata de una solución especialmente fácil de
realizar, pero efectiva, para realizar un seguro de respuesta. Por
el avance del manipulador al interior del cuerpo de unión, de tal
forma que se abolla preferentemente la zona central del elemento de
tracción y, por tanto, que los dos puntos de fijación opuestos se
mueven uno hacia el otro, en los puntos de fijación
correspondientes se forma un primer pliegue que se extiende en el
sentido circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno
del cuerpo de unión, estando orientado el sentido de plegado hacia
el centro del cuerpo de unión. Es obvio que en esta forma de
realización pueden ajustarse la amplitud del al menos un primer
pliegue y, por tanto, la fuerza de respuesta para el elemento de
absorción de energía, de tal forma que se ajusta la medida de la
abolladura, causada por el manipulador, de la zona del elemento de
tracción, situada entre los puntos de fijación opuestos.
En cuanto a la fijación del al menos un elemento
de tracción en el cuerpo de unión del dispositivo de absorción de
energía está previsto que el al menos un elemento de tracción
previsto en el interior del cuerpo de unión está unido, en dos
puntos de fijación opuestos, en unión forzada con la pared interior
del cuerpo de unión. Por otra parte, sin embargo, también es
posible que el al menos un elemento de tracción previsto en el
interior del cuerpo de unión esté unido, en dos puntos de fijación
opuestos, en unión forzada con la pared exterior del cuerpo de
unión y que se extienda partiendo de los puntos de fijación a través
de orificios correspondientes, previstos en la pared del cuerpo de
unión. En este tipo de fijación se trata de una solución
especialmente sencilla de realizar. Sin embargo, evidentemente,
también entran en consideración otras soluciones.
Con vistas al manipulador que se puede hacer
avanzar para abollar el al menos un elemento de tracción previsto
en el interior del cuerpo de unión, resulta preferible que éste
presente en su zona de cabeza un mandril, pudiendo desplazarse
dicho mandril, junto con la zona de cabeza, a través de un orificio
correspondiente en el lado frontal correspondiente el primer y/o
del segundo elemento de transmisión de fuerza, con respecto al
dispositivo de absorción de energía, en el sentido longitudinal de
éste, y unirse en unión forzada con la zona situada entre los
puntos de fijación opuestos. Esto permite la activación del seguro
de respuesta en un dispositivo de absorción de energía acabado. Por
lo tanto, incluso en un cuerpo de unión incorporado ya en el
dispositivo de absorción de energía pueden realizarse posteriormente
imperfecciones geométricas (pliegues), sin necesidad de volver a
desmontar el cuerpo de unión del dispositivo de absorción de
energía.
En lo que se refiere al comportamiento de
respuesta del elemento de absorción de energía y a la secuencia de
eventos durante la absorción de energía, de manera especialmente
preferible está previsto que el cuerpo de unión presenta una forma
que se estrecha, preferentemente una forma que se estrecha partiendo
del primer elemento de transmisión de fuerza en dirección hacia el
segundo elemento de transmisión de fuerza. Esta configuración
cónica ofrece la ventaja de una mayor estabilidad del cuerpo de
unión con respecto a fuerzas y pares laterales, así como frente a
fuerzas longitudinales excéntricas. En este contexto, es posible que
el cuerpo de unión presente una forma canteada, especialmente a
modo de tronco de pirámide, estando prevista en al menos uno y
preferentemente en cada uno de los cantos del cuerpo de unión una
escotadura situada en la zona del primer pliegue formado tras la
activación del seguro de respuesta. Dichas escotaduras o cavidades
de chapa en los cantos del tronco de pirámide sirven para que el
canto no forme ningún refuerzo natural del tronco de pirámide a la
altura del primer pliegue, de forma que éste pueda formarse de
manera definida por la activación del seguro de respuesta. Además,
al prever las escotaduras se consigue que se reduzcan
las crestas de tensión de la fuerza de activación necesaria para la respuesta del elemento de absorción de energía.
las crestas de tensión de la fuerza de activación necesaria para la respuesta del elemento de absorción de energía.
Preferentemente, en un dispositivo de absorción
de energía que presenta un cuerpo de unión con una forma estrechada,
está previsto que el seguro de respuesta está dispuesto en el lado
estrechado del cuerpo de unión para poder ajustar aún mejor la
fuerza de respuesta para la activación del elemento de absorción de
energía. La forma estrechada del cuerpo de unión realiza entonces
una "función de enfoque", ya que es en el extremo estrechado
donde tiene la mayor intensidad la tensión de presión mecánica que
se produce durante la transmisión de fuerzas a través del
dispositivo de absorción de energía. Sin embargo, evidentemente
también son posibles otras disposiciones del seguro de respuesta
con respecto al cuerpo de unión. Especialmente, también puede estar
previsto un seguro de respuesta en los dos extremos del cuerpo de
unión, o bien, en el centro del cuerpo de unión.
Finalmente, con vistas a un uso especialmente
preferible del dispositivo de absorción de energía está previsto
que el primer elemento de transmisión de fuerza presenta una primera
brida configurada para fijar el dispositivo de absorción de energía
al bastidor principal de una caja de vagón de un vehículo compuesto
de múltiples unidades, especialmente de un vehículo sobre carriles,
y que el segundo elemento de transmisión de fuerza presenta una
segunda brida y está configurado para fijar al dispositivo de
absorción de energía, con la ayuda de la segunda brida, al menos un
elemento preconectado, por ejemplo, un elemento amortiguador o un
elemento de absorción de energía configurado de forma destructiva o
regenerativa.
De manera ventajosa, el dispositivo de absorción
de energía se fija al bastidor principal de la caja de vagón,
después de haberse activado el seguro de respuesta, es decir,
después de haberse formado el al menos un primer pliegue que se
extiende en el sentido circunferencial, al menos en parte alrededor
del contorno del cuerpo de unión. Generalmente, sin embargo,
también es posible que el seguro de respuesta no se active hasta
finalizada la fijación del dispositivo de absorción de energía al
bastidor de la caja de vagón.
A continuación, se describe una forma de
realización preferible del dispositivo de absorción de energía según
la invención, con la ayuda de los dibujos adjuntos.
Muestran:
la figura 1 una vista en perspectiva,
semitransparente, de una primera forma de realización preferible del
dispositivo de absorción de energía según la invención, antes de la
activación del seguro de respuesta;
la figura 2 una vista en perspectiva de una
segunda forma de realización preferible del dispositivo de absorción
de energía según la invención, antes de la activación del seguro de
respuesta;
la figura 3 una representación en sección
longitudinal del dispositivo de absorción de energía representado
en la figura 1;
la figura 4 una representación en sección
longitudinal del dispositivo de absorción de energía representado
en la figura 1, con un manipulador desplazado hacia delante para
activar el seguro de respuesta;
la figura 5 una representación en sección
longitudinal del dispositivo de absorción de energía representado
en la figura 1, después de la activación del seguro de respuesta;
y
la figura 6 una vista en perspectiva del
dispositivo de absorción de energía representado en la figura 5.
En las figuras 1 y 2 están representadas
respectivamente una forma de realización preferible del dispositivo
de absorción de energía 100 según la invención, que resulta adecuado
especialmente para vehículos compuestos de múltiples unidades,
tales como vehículos sobre carriles, como seguro de respuesta,
preferentemente en combinación con un dispositivo de
tracción/empuje (no representado explícitamente) para la protección
del chasis del vehículo correspondiente.
Según está representado, el dispositivo de
absorción de energía 100 presenta un primer elemento de transmisión
de fuerza 10, así como un segundo elemento de transmisión de fuerza
20, estando configurados los dos elementos de transmisión de fuerza
en estas formas de realización respectivamente como bridas
rectangulares, Sin embargo, evidentemente, la invención nos e
limita a esta configuración de las bridas.
El primer elemento de transmisión de fuerza 10
está concebido para fijar el dispositivo de absorción de energía
100 al bastidor principal (no representado) de una caja de vagón;
para ello, están previstos medios de fijación 12 correspondientes
en el primer elemento de transmisión de fuerza 10.
Por otra parte, el segundo elemento de
transmisión de fuerza 20 de las formas de realización representadas
en las figuras 1 y 2 está concebido de tal forma que a través de la
segunda brida 20 puede fijarse al dispositivo de absorción de
energía 100 al menos un elemento preconectado (no representado), por
ejemplo, otro elemento de absorción de energía. Para ello, a su
vez, están previstos medios de fijación 22 apropiados en el segundo
elemento de absorción de energía 20.
Según está representado, como medios de fijación
12, 22 entran en consideración especialmente taladros de paso que
se extienden a través de la primera o segunda bridas 10, 20 y que
están concebidos para alojar un tornillo, una espiga o similar, que
sirve finalmente para la fijación del dispositivo de absorción de
energía 100 al bastidor principal de la caja de vagón o para la
fijación de un elemento preconectado al dispositivo de absorción de
energía 100.
Sin embargo, en lugar de los taladros de paso,
como medios de fijación 12, 22 entran en consideración también
otras soluciones. Por ejemplo, si debido a la construcción al menos
una de las bridas 10, 20 puede dotarse sólo de una zona de borde
relativamente pequeña, en la que no existe sitio suficiente para
taladros de paso apropiados, o si no existe espacio suficiente para
tornillos etc. que han de alojarse en los taladros de paso, se
ofrece fijar al lado posterior de la brida 10, 20 en cuestión, es
decir, al lado de la brida 10, 20, opuesto al cuerpo de unión 31,
una tubuladura o similar, por soladura o de otra manera, sirviendo
dicha tubuladura para la fijación del dispositivo de absorción de
energía 100 al bastidor principal de la caja de vagón o para la
fijación de un elemento preconectado al dispositivo de absorción de
energía 100. Por ejemplo, sería posible que en o dentro del extremo
libre de la tubuladura esté dispuesto un elemento de unión apropiado
que se usa para formar una unión forzada y al mismo tiempo
geométrica con el batidor principal de la caja de vagón o con un
elemento preconectado.
El dispositivo de absorción de energía 100
presenta, además del primer y segundo elemento de transmisión de
fuerza 10, 20, un elemento de absorción de energía 30 con un cuerpo
de unión 31, teniendo el cuerpo de unión 31 la forma de un cuerpo
hueco que se extiende en el sentido longitudinal del dispositivo de
absorción de energía 100. En el dispositivo de absorción de energía
100 representado, el cuerpo de unión 31 sirve de cuerpo de
deformación que después de la respuesta del elemento de absorción de
energía 30 transforma, y por tanto absorbe, por deformación
plástica al menos una parte de la energía transmitida a través del
dispositivo de absorción de energía 100.
Los elementos de transmisión de fuerza 10, 20 y
el elemento de absorción de energía 30 están unidos sin juego entre
sí, de tal forma que las fuerzas de tracción y de empuje pueden
transmitirse en el sentido longitudinal del dispositivo de
absorción de energía 100, produciéndose el flujo de fuerza durante
la transmisión de las fuerzas completamente a través de la pared
del cuerpo de unión 31.
Mediante una elección adecuada del grosor de
pared del cuerpo de unión 31 configurado como cuerpo hueco, así
como mediante una elección adecuada del material para el cuerpo de
unión, se puede garantizar que el elemento de absorción de energía
30, realiza hasta un valor de energía definible, transmitido por el
flujo de fuerza a través del cuerpo de unión 31, una función de
transmisión de energía, de modo que los elementos de transmisión de
fuerza 10, 20 son sustancialmente rígidos uno respecto a otro.
Por otra parte, cuando se excede el valor de
energía definible, transmitido por el flujo de fuerza a través de
la pared del cuerpo de unión 31, el cuerpo de unión 31 pierde su
función de transmisión de fuerza, por lo que los elementos de
transmisión de fuerza 10, 20 se desplazan uno respecto a otro en el
sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía 100.
En este caso, al menos una parte del valor de energía transmitido
es transformada en trabajo de deformación y, por tanto absorbida,
por el elemento de absorción de energía 30, debido a la deformación
plástica del cuerpo de unión 31.
La deformación plástica del cuerpo de unión 31
causada después de la respuesta del elemento de absorción de
energía 30, se produce en forma de un colapso de pliegos de
extensión axial, resultando en el sentido longitudinal del
dispositivo de absorción de energía 100 pliegues paralelos
progresivos.
Para lograr que después de la respuesta del
elemento de absorción de energía 30 se formen los pliegues de una
manera definida, predecible, y permitir de esta manera una sucesión
de eventos predeterminable en cuanto a la absorción de energía
causada, según la invención está previsto que el dispositivo de
absorción de energía 100 presenta para el elemento de absorción de
energía 30 adicionalmente un seguro de respuesta 32 que actúa
conjuntamente con el elemento de absorción de energía 30, de tal
forma que, después de la activación del seguro de respuesta 32 se
forma al menos un primer pliegue que se extiende en el sentido
circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno del
cuerpo de unión31, sirviendo este primer pliegue de disparador para
definir la formación de pliegues del cuerpo de unión 31 en caso de
respuesta del elemento de absorción de energía 30.
En las figuras 1 y 2 está representado
respectivamente un estado del dispositivo de absorción de energía
100, en el que el seguro de respuesta 32 aún no se ha activado y,
por tanto, aún no se ha formado el primer pliegue en el sentido
circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno del cuerpo
de unión 31. El proceso de la activación del seguro de respuesta 32
se describe a continuación, haciendo referencia a las figuras 3 a
5.
En la forma de realización del dispositivo de
absorción de energía 100 según la invención, representada en la
figura 1, como realización preferible para el seguro de respuesta 32
está previsto que éste presenta dos elementos de tracción 32', 32''
orientados aproximadamente de forma ortogonal uno respecto a otro,
estando unido cada uno de los dos elementos de tracción 32', 32''
con el cuerpo de unión 31 en dos puntos de fijación F opuestos.
Por otra parte, la figura 2 muestra una forma de
realización del dispositivo de absorción de energía 100 según la
invención, en la que el seguro de respuesta 32 presenta sólo un
elemento de tracción 32'. En la figura 2, dicho elemento de
tracción 32' se encuentra en un plano de extensión sustancialmente
horizontal, aunque para el elemento de tracción 32' evidentemente
también entran en consideración otras orientaciones.
El modo de funcionamiento de los elementos de
tracción 32', 32'' en cuanto a la activación del seguro de respuesta
32 se describe a continuación, haciendo referencia a la figura
4.
Según se muestra en las figuras, el cuerpo de
unión 31 presenta una forma que se estrecha desde el primer
elemento de transmisión de fuerza 10 en dirección al segundo
elemento de transmisión de fuerza 20, en forma de un cuerpo
canteado en forma de tronco de pirámide. En el tronco de pirámide,
en el extremo de sección transversal más pequeña del cuerpo de
unión 31, están dispuestos los elementos de tracción 32', 32'' del
seguro de respuesta 32. Además, a la altura de los elementos de
tracción 32', 32'' se encuentran cavidades o estaturas de chapa 35
en los cantos 34 del cuerpo de unión 31.
En la figura 3 está representada una
representación en sección longitudinal del dispositivo de absorción
de energía 100 representado en la figura 1, según la primera forma
de representación. En la figura 3 se muestra especialmente la
posición de los elementos de tracción 32', 32'' en el extremo
estrechado del cuerpo de unión 31 que se estrecha de forma cónica.
Por lo tanto, los correspondientes puntos de fijación F para fijar
los elementos de tracción 32', 32'' se encuentran respectivamente
en posiciones en la pared interior del cuerpo de unión 31, situadas
aproximadamente a la altura de las cavidades de chapa 35 en los
cantos 34 del cuerpo de unión 31 en forma de tronco de pirámide.
Sin embargo, alternativamente, también es posible que los elementos
de tracción 32', 32'' previstos en el interior del cuerpo de unión
31 estén unidos en unión forzada con la pared exterior del cuerpo
de unión 31, en cuyo caso, los correspondientes elementos de
tracción 32', 32'' se extienden desde los puntos de fijación
correspondientes pasando por orificios adecuados, previstos en la
pared del cuerpo de unión.
Cabe señalar que las formas de realización
representadas en relación con las figuras 3 a 6, evidentemente, son
aplicables también a la forma de realización representada en la
figura 2, en la que el seguro de respuesta 32 presenta sólo un
elemento de tracción 32'. Por lo tanto, en las figuras 3 a 5, en los
componentes correspondientes que están previstos en la forma de
realización representada en la figura 1 y que no están previstos en
la forma de realización representada en la figura 2, se usa la
adición "opcional".
En la figura 4, el dispositivo de absorción de
energía 100 está representado en un estado, en el que, por el
avance de un manipulador 40 se activa el seguro de respuesta 32. En
concreto, está representado que el manipulador 40 que puede hacerse
avanzar al interior del cuerpo de unión 31 presenta un mandril que
puede desplazarse a través de un orificio 21 correspondiente en el
lado frontal del segundo elemento de transmisión de fuerza 20, con
respecto al dispositivo de absorción de energía 100, en el sentido
longitudinal de éste, y unirse en unión forzada con la zona M
situada entre los puntos de fijación F opuestos. Durante ello, la
zona M de los elementos de tracción 32', 32'', situada entre los
puntos de fijación F opuestos, se abolla con la ayuda del
manipulador 40, a consecuencia de lo cual los elementos de tracción
32', 32'' atraen las paredes laterales del cuerpo de unión 31 hacia
dentro, en los puntos de fijación F correspondientes. Como
resultado, en cada lado del cuerpo de unión 31, en el que se
encuentra un punto de unión F para el elemento de tracción 32',
32'', se produce una abolladura 33. Por esta deformación plástica,
el primer pliegue 33 queda definido en cada lado en cuanto a su
posición dentro del cuerpo de unión 31 en forma de tronco de
pirámide y en cuanto a su sentido de plegado.
Mediante una regulación correspondiente de la
compresión de los elementos de tracción 32', 32'', provocada por el
avance del manipulador 40, se puede ajustar la amplitud del al menos
un primer pliegue 33 que se forma tras la activación del seguro de
respuesta 32 y, por tanto, la fuerza de respuesta para el elemento
de absorción de energía 30. Se puede ver que la amplitud del
plegado 33 es tanto mayor y la fuerza de respuesta para el elemento
de absorción de energía 33 es tanto menor, cuanto más fuertemente se
compriman los elementos de tracción 32', 32'' o el elemento de
tracción 32' con el manipulador 40.
Los primeros pliegues 33 que se forman después
de la activación del seguro de respuesta 32 se extienden en el
sentido circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno
del cuerpo de unión 31 y presentan un sentido de plegado orientado
hacia el centro del cuerpo de unión 31, por lo que se proporciona un
disparador para predefinir la formación de pliegues del cuerpo de
unión 31 en caso de respuesta del elemento de absorción de energía
30.
En las figuras 5 y 6, el dispositivo de
absorción de energía 100 según la forma de realización representada
e la figura 1 está representado en sección longitudinal o en una
representación en perspectiva, respectivamente para un caso después
de la activación del seguro de respuesta (véase la figura 4) y, por
tanto, después de formarse el disparador para la predefinición de
la formación de pliegues del cuerpo de unión 31 en caso de
respuesta del elemento de absorción de energía 30, en forma del
primer plegado 33 que se extiende en el sentido circunferencial, al
menos en parte alrededor del contorno del cuerpo de unión 31. Se
puede ver que en la forma de realización preferible, la escotadura
35 prevista en cada canto 34 del cuerpo de unión 31 se encuentra en
la zona de la formación de pliegues causada después de la activación
del seguro de respuesta 32. Estas cavidades de chapa 35 en los
cantos del cuerpo de unión 31 piramidal sirven para que el canto 34
correspondiente no forme ningún refuerzo natural del cuerpo de
unión 31 a la altura del primer pliegue 33 y para que este primer
pliegue 33 pueda realizarse de forma definida por el avance del
manipulador 40. En particular, de esta forma se consigue reducir
las crestas de tensión del elemento de absorción de energía 30
previsto para la activación en el dispositivo de absorción de
energía 100.
Cabe señalar que la forma de realización de la
invención no se limita a los ejemplos de realización descritos en
las figuras 1 a 6, siendo posibles también una multitud de
variantes. En particular, las formas de realización representadas
en relación con la figura 1 son aplicables de forma análoga para la
forma de realización preferible, representada en la figura 2, en la
que el seguro de respuesta 32 presenta sólo un elemento de tracción
32'. Para la conformación del cuerpo de unión 31 también entran en
cuestión formas distintas a la conformación representada como
tronco de pirámide. Además, la posición del seguro de respuesta 32
en el extremo estrechado del cuerpo de unión 31 configurado de
forma cónica no se limita al ejemplo de realización representado en
las figuras.
Todas las formas de realización de la invención
tienen en común que con la ayuda del seguro de respuesta 32,
después de la activación de éste, se forma al menos un primer
pliegue 33 que se extiende en el sentido circunferencial, al menos
en parte alrededor del contorno del cuerpo de unión 31, sirviendo
este primer pliegue 33 en caso de respuesta del elemento de
absorción de energía 30 como disparador para predefinir la formación
de pliegues del cuerpo de unión 31. Si como seguro de respuesta 32
se usa un elemento de tracción 32' (véase la figura 2) o varios
elementos de tracción 32', 32'' (véase la figura 1), se puede ver
que, tras la activación del seguro de respuesta 32, los primeros
pliegues 33 que se extienden en el sentido circunferencial, al menos
en parte alrededor del contorno del cuerpo de unión 31, presentan
un sentido de plegado orientado hacia el centro del cuerpo de unión
31. Además, se puede ver que estos primeros pliegues 33 están
situados respectivamente en una zona en o cerca de los puntos de
fijación F opuestos, en los que está el elemento de tracción 32' del
seguro de respuesta 32, previsto en el interior del cuerpo de unión
31, o en los que están los elementos de tracción 32', 32'' del
seguro de respuesta 32, previstos en el interior del cuerpo de unión
31, con el cuerpo de unión 31. En un cuerpo de unión 31 configurado
de forma angular en sección transversal, es decir, un cuerpo de
unión 31 que presenta varias superficies laterales unidas a través
de cantos correspondientes, la formación de pliegues se limita a la
superficie lateral, en la que se encuentra el punto de fijación
F.
- 1
- Primer elemento de transmisión de fuerza/primera brida
- 11
- Abertura en el primer elemento de transmisión de fuerza/en la primera brida
- 12
- Medio de fijación
- 20
- Segundo elemento de transmisión de fuerza/segunda brida
- 21
- Abertura en el segundo elemento de transmisión de fuerza/en la segunda brida
- 22
- Medio de fijación
- 30
- Elemento de absorción de energía
- 31
- Cuerpo de unión
- 32
- Seguro de respuesta
- 32', 32''
- Elemento de tracción
- 33
- Disparador de respuesta/primer plegado;
- 34
- Canto
- 35
- Escotadura
- 40
- Manipulador
- 100
- Dispositivo de absorción de energía
- F
- Punto de fijación
- M
- Zona central del elemento de tracción
Claims (11)
1. Dispositivo de absorción de energía para
vehículos compuestos de múltiples unidades, especialmente para
vehículos sobre carriles, con un primer elemento de transmisión de
fuerza (10), un segundo elemento de transmisión de fuerza (20) y un
elemento de absorción de energía (30), que presenta un cuerpo de
unión (31) en forma de un cuerpo hueco que se extiende en el
sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía (100),
estando unidos entre sí los elementos de transmisión de fuerza (30)
en unión forzada con la ayuda del elemento de absorción de energía
(30), de tal forma que las fuerzas de tracción y de empuje pueden
transmitirse en el sentido longitudinal del dispositivo de
absorción de energía (100), porque el flujo de fuerza durante la
transmisión de las fuerzas se produce en su totalidad a través del
cuerpo de unión (31), estando concebido el elemento de absorción de
energía (30) de tal forma que, hasta un valor de energía definible
que puede transmitirse por el flujo de fuerza a través del cuerpo
de unión (31), los elementos de transmisión de fuerza (10, 20) son
sustancialmente rígidos uno respecto a otro, y de tal forma que
cuando se excede el valor de energía definible transmitido por el
flujo de fuerza a través del cuerpo de unión (31), los elementos de
transmisión de fuerza (10, 20) se desplazan uno respecto a otro en
el sentido longitudinal del dispositivo de absorción de energía
(100), siendo absorbida y degradada por el elemento de absorción de
energía (30) al menos una parte del valor de energía transmitido,
presentando el dispositivo de absorción de energía (100) además un
seguro de respuesta (32) para el elemento de absorción de energía
(30), que actúa en conjunto con el elemento de absorción de energía
(30), de tal forma que tras la respuesta del seguro de respuesta
(32) se forma al menos un primer pliegue (33) que se extiende en el
sentido circunferencial, al menos en parte alrededor del contorno
del cuerpo de unión (31), sirviendo el primer pliegue (33) como
disparador para predefinir la formación de pliegues del cuerpo de
unión (31) en caso de respuesta del elemento de absorción de energía
(30), caracterizado porque el seguro de respuesta (32)
presenta al menos un elemento de tracción (32', 32'') previsto en el
interior del cuerpo de unión (31), que en al menos dos puntos de
fijación (F) opuestos está unido con el cuerpo de unión (31) y que
está configurado para formar al menos un primer pliegue (33) que se
extiende en el sentido circunferencial del cuerpo de unión (31)
cuando una zona (32'') del elemento de tracción (32), situada entre
los puntos de fijación (32') opuestos, se abolla, preferentemente
de forma central, con la ayuda de un manipulador (40) que puede
hacerse avanzar al interior del cuerpo de unión (31).
2. Dispositivo de absorción de energía según la
reivindicación 1, en el que el seguro de respuesta (32) está
configurado de tal forma que pueden ajustarse la amplitud del al
menos un primer pliegue (33) que se forma tras la activación del
seguro de respuesta (32) y, por tanto, la fuerza de respuesta para
el elemento de absorción de energía (30).
3. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos un
elemento de tracción (32', 32'') previsto en el interior del cuerpo
de unión (31) está unido, en dos puntos de fijación (F) opuestos,
en unión forzada con la pared interior del cuerpo de unión (31).
4. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el al menos un elemento de
tracción (32', 32'') previsto en el interior del cuerpo de unión
(31) está unido, en dos puntos de fijación (F) opuestos, en unión
forzada con la pared exterior del cuerpo de unión (31) y que se
extiende desde los puntos de fijación pasando por orificios
correspondientes, previstos en la pared del cuerpo de unión
(31).
5. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones precedentes, en el que el manipulador (40)
que puede hacerse avanzar al interior del cuerpo de unión (31)
presenta un mandril que puede desplazarse a través de un orificio
(11, 21) correspondiente en el lado frontal del primer y/o segundo
elemento de transmisión de fuerza (10, 20), con respecto al
dispositivo de absorción de energía (100), en el sentido
longitudinal de éste, y unirse en unión forzada con la zona (M)
situada entre los puntos de fijación (F) opuestos.
6. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo de unión
(31) presenta una forma que se estrecha, preferentemente una forma
que se estrecha partiendo del primer elemento de transmisión de
fuerza (10) en dirección hacia el segundo elemento de transmisión de
fuerza (20).
7. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones precedentes, especialmente según la
reivindicación 4, en el que el cuerpo de unión (31) tiene una forma
canteada, especialmente en forma de tronco de pirámide.
8. Dispositivo de absorción de energía según la
reivindicación 7, en el que al menos un canto (34), preferentemente
cada uno de ellos, del cuerpo de unión (31) presentan una escotadura
(35) situada en la zona del pliegue formado tras la activación del
seguro de respuesta (32).
9. Dispositivo de absorción de energía según una
de las reivindicaciones precedentes, en el que el seguro de
respuesta (32) está dispuesto en aquel lado del elemento de
absorción de energía (30), al que va fijado el primer o el segundo
elemento de transmisión de fuerza (10, 20).
10. Dispositivo de absorción de energía según
una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que respectivamente un
seguro de respuesta (32) está dispuesto en cada lado del elemento de
absorción de energía (30).
11. Dispositivo de absorción de energía según
una de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer
elemento de transmisión de fuerza (10) presenta una primera brida
configurada para fijar el dispositivo de absorción de energía (100)
al bastidor principal de una caja de vagón de un vehículo compuesto
de múltiples unidades, especialmente de un vehículo sobre carriles,
y el segundo elemento de transmisión de fuerza (20) presenta una
segunda brida y está configurado para fijar al dispositivo de
absorción de energía (100), por medio de la segunda brida, al menos
un elemento preconectado, por ejemplo, un elemento amortiguador o un
elemento de absorción de energía de este tipo.
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