ES2828750T3 - Amortiguador - Google Patents

Abstract

Un amortiguador de acoplamiento (20) que comprende un primer elemento amortiguador hueco, alargado (21) en el interior del cual se aloja de forma móvil un segundo elemento amortiguador alargado (22) de modo que los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22) se superponen sobre parte de su de longitud, de modo que los elementos amortiguadores definan un interior hueco del amortiguador y de modo que en un extremo (28) del amortiguador al menos el primer elemento amortiguador (21) esté expuesto para acoplarse con un miembro adicional respectivo, siendo los primero y segundo elementos amortiguadores (21, 22) móviles entre una primera configuración extendida o intermedia del amortiguador (20) y una segunda configuración comprimida, haciendo la compresión del amortiguador (20) más enérgicamente que un nivel de energía umbral que el segundo elemento amortiguador (22) energice un miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46), que forma parte del amortiguador (20), para causar la deformación de una o más partes plásticamente deformables (37) de dicho miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46), encontrándose una región del miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46) que es energizado por el segundo elemento amortiguador (22) entre los extremos del amortiguador.

Description

DESCRIPCIÓN

Amortiguador

Esta invención se refiere a un amortiguador. En particular, la invención se refiere a un amortiguador que es adecuado para su uso en vehículos pesados tales como, pero sin limitarse a, locomotoras de ferrocarril, tranvías, vagones de "tren ligero", trenes de mineral, vagonetas de ferrocarril, vagones de ferrocarril y algunas máquinas de movimiento por tierra. La aplicación principal del amortiguador de la invención es la protección contra impactos para vehículos que se desplazan de forma permanente y en particular ferrocarriles convencionales.

Desde hace mucho tiempo se conoce cómo proporcionar amortiguadores que actúen como absorbedores de fuerza con el fin de absorber la energía del impacto a baja velocidad cuando los vehículos ferroviarios chocan entre sí.

Sin embargo, los amortiguadores convencionales están diseñados para hacer frente a los impactos de vehículos que se producen a velocidades de maniobra típicamente inferiores a 15 km/h o mientras los vagones circulan en un tren. La mayoría de los amortiguadores no son capaces de absorber la alta energía que se genera a velocidades de impacto más altas que las que surgen al realizar un cambio de vía, tal como ocurre durante un choque.

Un amortiguador convencional típico incluye una carcasa tubular hueca que es comprimible longitudinalmente debido a que incluye un primer y un segundo elementos amortiguadores, uno de los cuales es deslizable longitudinalmente dentro del interior hueco del otro.

Una cápsula amortiguadora comprimible interconecta los primer y segundo elementos dentro del amortiguador. La cápsula amortiguadora contiene (normalmente) un aceite hidráulico que, al comprimir el amortiguador, se ve obligado a fluir a través de diversas vías de disipación de energía para atenuar la energía que causa la compresión del amortiguador en su conjunto. En otros diseños de amortiguadores como los conocerá el experto en la técnica, la cápsula amortiguadora puede contener un elastómero fluido u otra sustancia similar; o la función de la cápsula amortiguadora puede ser proporcionada por un resorte de anillo deformable elásticamente, almohadillas de caucho o almohadillas de polímero. La invención se refiere a todas estas clases de amortiguadores. Los amortiguadores del tipo descrito anteriormente a veces se denominan amortiguadores recuperables o elementos amortiguadores recuperables.

La cápsula amortiguadora es la sección del amortiguador que proporciona absorción de energía a baja velocidad, pero no es capaz de atenuar la alta energía que surge en impactos de mayor velocidad.

Otro tipo de absorbedor de energía usado en la industria ferroviaria es un tubo de deformación (u otra estructura de deformación). La idea subyacente a este tipo de absorbedor es proporcionar la deformación plástica de un material tal como una aleación de metal durante la compresión de la estructura del absorbedor. En tubos de deformación, un miembro relativamente rígido en forma de varilla que tiene un extremo cónico se aloja dentro del interior hueco de otro miembro cilíndrico que tiene una conicidad interna de sección transversal complementaria al extremo del miembro rígido. Cuando se produce un impacto, el miembro rígido se empuja más hacia dentro del interior del cilindro, embutiendo el material de la pared en las proximidades de la conicidad. Esto hace que la conicidad del cilindro se desplace a lo largo del cilindro de una manera predecible que absorba la energía del impacto.

En el documento FR-A-2789358 se describe un tipo diferente de estructura de deformación en la que, al producirse un impacto, un miembro deforma a otro, de manera que absorbe energía, mecanizando el material de este último.

El documento EP-A-1247716 describe un amortiguador de dos etapas en el que un amortiguador convencional se combina en serie con un tubo de deformación de modo que el tubo de deformación se monta como una extensión alargada al final de una construcción de amortiguamiento por lo demás muy convencional.

El amortiguador del documento EP-A-1247716 proporciona un buen rendimiento en particular en situaciones en las que son probables los impactos laterales, pero el diseño del amortiguador no es adecuado para la construcción, por ejemplo, como acoplador. Esto se debe a que el tubo de deformación está diseñado para fijarse en su extremo opuesto al amortiguador a una parte rígida del bastidor de un vehículo.

El documento US 2012/0031299 A1 divulga un amortiguador para un vehículo guiado por orugas que incluye un tubo de deformación cónico en combinación con un contraelemento que provoca la deformación del primero cuando se excede una fuerza de impacto crítica.

El documento EP 1905661 A1 divulga un amortiguador de acoplamiento que comprende un primer elemento amortiguador hueco, alargado dentro del cual se aloja de forma móvil un segundo elemento amortiguador alargado de modo que los primer y segundo elementos amortiguadores se superponen sobre parte de su longitud, de modo que los elementos amortiguadores definan un interior hueco del amortiguador y de modo que en un extremo del amortiguador al menos el primer elemento amortiguador está expuesto para acoplarse con un miembro adicional respectivo, siendo los primer y segundo elementos amortiguador móviles entre una primera configuración extendida o intermedia del amortiguador y una segunda configuración comprimida, haciendo la compresión del amortiguador más enérgicamente que un nivel de energía umbral que el primer elemento amortiguador energice un miembro de absorción de energía no recuperable, que forma parte del amortiguador, para causar la deformación de una o más partes plásticamente deformables del amortiguador, encontrándose una región del miembro de absorción de energía no recuperable que es energizado por el primer elemento amortiguador entre los extremos del amortiguador.

Los amortiguadores que funcionan para causar, por ejemplo, deformación plástica o mecanizado de un material, a veces se denominan amortiguadores no recuperables o elementos amortiguadores no recuperables.

Sin embargo, es cada vez más importante proporcionar amortiguadores en forma de acopladores que sean capaces de fijarse de forma liberable en cada extremo a un componente adicional, tal como otro acoplador o parte de un vehículo.

Un diseño en particular que se usa ampliamente es el denominado acoplador de manguito a manguito, en el que en cada extremo el acoplador está formado como un cilindro que tiene en su exterior una ranura anular o múltiples ranuras.

El acoplamiento directo de los amortiguadores se puede lograr mediante el uso de dicho extremo de manguito. Cuando el extremo de manguito se coloca adyacente a otro extremo de manguito similar, se puede usar un acoplamiento de manguito que consta de un par de elementos de acoplamiento semianulares para unir los dos amortiguadores entre sí.

Los elementos semianulares del acoplamiento de manguito incluyen en sus superficies radialmente internas rebordes salientes que, cuando los elementos se colocan para rodear los extremos del amortiguador colindantes, se alojan en las ranuras anulares. Los elementos de acoplamiento se pueden fijar entre sí usando pernos o tornillos para crear una unión que es extremadamente fuerte tanto en tensión (tracción) como en compresión (compresión).

La invención busca proporcionar un amortiguador que (a) funcione bien durante la absorción de impactos normales a baja velocidad, mediante el uso de un elemento amortiguador recuperable como se describe; (b) incorpore un elemento de absorción de energía no recuperable que sea capaz de atenuar los impactos a mayor velocidad; (c) sea utilizable como acoplador sin ninguna necesidad significativa de modificación y (d) sea de longitud compacta.

De acuerdo con la invención, en un aspecto amplio, se proporciona un amortiguador de acoplamiento que comprende un primer elemento amortiguador hueco, alargado en el interior del cual se aloja de forma móvil un segundo elemento amortiguador alargado de modo que los primer y segundo elementos amortiguadores se superponen sobre parte de su de longitud, de modo que los elementos amortiguadores definan un interior hueco del amortiguador y de modo que en un extremo del amortiguador al menos el primer elemento amortiguador esté expuesto para acoplarse con un miembro adicional respectivo, siendo los primero y segundo elementos amortiguadores móviles entre una primera configuración extendida o intermedia del amortiguador y una segunda configuración comprimida, haciendo la compresión del amortiguador más enérgicamente que un nivel de energía umbral que el segundo elemento amortiguador energice un miembro de absorción de energía no recuperable, que forma parte del amortiguador, para causar la deformación de una o más partes plásticamente deformables del miembro de absorción de energía no recuperable, encontrándose una región del miembro de absorción de energía no recuperable que es energizado por el segundo elemento amortiguador entre los extremos del amortiguador.

Una disposición de este tipo combina ventajosamente funciones de amortiguamiento convencional y de elemento de absorción de energía no recuperable en una disposición compacta. Por tanto, como se describe con más detalle a continuación, el amortiguador de la invención, cuando se requiere que absorba impactos de velocidad relativamente baja, se comporta de la misma manera que un amortiguador convencional; y cuando se requiere que atenúe impactos de mayor velocidad, funciona a la manera de un tubo de deformación u otro absorbedor de energía no recuperable, mientras que proporciona una disposición compacta. El hecho de que al menos el primer elemento incluya una parte expuesta que se pueda acoplar a un miembro adicional significa que al menos un extremo del amortiguador está configurado de forma inherente para la conexión como acoplador.

La combinación del absorbedor de energía reversible con el elemento de absorción de energía no reversible en el mismo amortiguador entre manguitos u otros tipos de extremos reduce la longitud total requerida para lograr las dos funciones por separado. Esto se logra porque la superposición entre los primer y segundo miembros del amortiguador da estabilidad tanto a los componentes recuperables como a los no recuperables del amortiguador y porque no hay necesidad de una conexión adicional entre dos dispositivos separados.

En modos de realización preferentes de la invención, el miembro de absorción de energía no recuperable es un tubo de deformación que se encuentra fuera del segundo elemento amortiguador. En otros modos de realización de la invención que se describen con más detalle a continuación, el miembro de absorción de energía no recuperable puede estar dentro del segundo elemento amortiguador. En algunos modos de realización, el miembro de absorción de energía no recuperable puede estar adicionalmente fuera del primer elemento amortiguador. El miembro de absorción de energía no recuperable puede adoptar diversas formas dentro del alcance de la invención.

La presencia del miembro de absorción de energía no recuperable en el exterior del segundo elemento amortiguador confiere flexibilidad al diseño en el sentido de que el miembro de absorción de energía no recuperable puede estar provisto de características de acoplador (tales como, pero sin limitarse a, un extremo de manguito) o puede, en algunos modos de realización de la invención, estar fijado a un miembro adicional que incluye una característica de acoplador (que de nuevo puede ser, pero no necesariamente, un extremo de manguito).

En algunos modos de realización de la invención, el miembro de absorción de energía no recuperable rodea el segundo elemento amortiguador, lo que conduce a una longitud de amortiguador total particularmente corta.

Preferentemente, el miembro de absorción de energía no recuperable es plásticamente deformable y la compresión del amortiguador más enérgicamente que el nivel umbral causa la deformación plástica del miembro de absorción de energía no recuperable. El miembro de absorción de energía no recuperable, por lo tanto, en modos de realización preferentes de la invención, puede adoptar los principios de tubos de deformación y otros miembros de deformación conocidos per se. Sin embargo, está dentro del alcance de la invención que el miembro de absorción de energía no recuperable funcione de acuerdo con otros principios de atenuación de impacto de alta energía.

Convenientemente, el amortiguador incluye un absorbedor de energía que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores. Más específicamente, en modos de realización preferentes de la invención, la compresión del amortiguador menos energéticamente que el nivel de energía umbral causa el amortiguamiento de las fuerzas de compresión a través del funcionamiento del absorbedor de energía.

Dichas características permiten que el amortiguador funcione eficazmente como un amortiguador convencional cuando se producen impactos a baja velocidad (por ejemplo, menos de 15 km/h).

En modos de realización preferentes de la invención, un miembro de deformación rodea parte del segundo elemento amortiguador. Esto permite, en primer lugar, que el amortiguador de la invención sea longitudinalmente compacto. Esto puede lograrse debido a que el miembro de deformación en parte de la longitud del amortiguador se superpone al menos al segundo elemento en una dirección longitudinal.

En segundo lugar, el uso de un miembro de deformación circundante permite el uso de una construcción anular que es conocida en la técnica de los amortiguadores para proporcionar facilidad de fabricación y montaje junto con un rendimiento predecible en términos de resistencia, absorción/atenuación de energía y características de deformación.

En varios modos de realización particularmente preferentes de la invención, el segundo elemento amortiguador incluye formado integralmente con él o fijado al mismo una conicidad de elemento anular y el miembro de deformación incluye un tubo hueco que tiene una sección de tubo predeformada de modo que la conicidad de tubo interna sea de sección transversal complementaria a la conicidad del elemento, siendo la conicidad del elemento y la conicidad del tubo acoplables una con la otra en la compresión del amortiguador más enérgicamente que el nivel de energía umbral para causar la deformación del tubo que comienza en la conicidad del tubo. Los inventores han descubierto que dicha construcción proporciona un rendimiento particularmente bueno.

Preferentemente, el amortiguador de la invención incluye un miembro cónico anular que rodea el segundo elemento amortiguador para definir la conicidad del elemento. Dicha construcción proporciona además un rendimiento uniforme, en particular en términos de garantizar que se produzca la deformación del miembro de deformación sin que el primer elemento se desvíe de la alineación con el eje longitudinal del amortiguador.

También preferentemente, el exterior del miembro de deformación se estrecha generalmente en paralelo a la conicidad del tubo dentro del miembro de deformación. La ubicación de la conicidad externa se altera longitudinalmente a lo largo de la longitud del miembro de impacto a medida que se produce su deformación. Por lo tanto, la característica proporciona una indicación visual inmediata de si el miembro de impacto se ha deformado y, por lo tanto, de si el amortiguador ha sufrido un impacto de alta energía (en cuyo caso el miembro de absorción de energía no recuperable debe revisarse y/o reemplazarse).

Dado que el primer elemento amortiguador está destinado a acoplarse con un miembro adicional, preferentemente el primer elemento incluye un acoplador para acoplar su extremo expuesto a un miembro adicional.

En una clase de modos de realización de la invención, el miembro de absorción de energía no recuperable incluye un acoplador para acoplar un extremo del amortiguador a un miembro adicional. En dichos modos de realización, por lo tanto, el miembro de deformación se acopla ventajosamente a un miembro adicional (tal como, pero sin limitarse a, un extremo de un amortiguador adicional de, por ejemplo, un vehículo adyacente) proporcionando así un acoplador de absorción de energía compacto, de doble función.

En otra clase de modos de realización, sin embargo, el amortiguador de la invención puede incluir un manguito o cubierta cilíndrica hueca que rodea al miembro deformable en al menos parte de su longitud. Dicho manguito/cubierta cilíndrico puede incluir un acoplador para acoplar un extremo del amortiguador a un miembro adicional.

En dicha disposición, el manguito/cubierta cilíndrico, por lo tanto, está conectado al miembro de absorción de energía no recuperable de modo que el amortiguador en su conjunto pueda funcionar como un amortiguador de absorción de impactos sin que el propio miembro de absorción de energía no recuperable tenga que proporcionar una función de acoplamiento, siendo esta en cambio proporcionada por la cubierta. En algunas circunstancias, esto puede proporcionar ventajas de fabricación y/o rendimiento. Además, la cubierta se puede hacer lo suficientemente larga para superponerse con la mayor parte o toda la longitud del amortiguador protegiendo así los primer y segundo elementos amortiguadores y el miembro de absorción de energía no recuperable de la contaminación o daño y también garantizando la estabilidad lateral de las partes del amortiguador, incluso cuando las fuerzas de impacto no están completamente alineadas con el eje longitudinal del amortiguador.

Independientemente de cuál de las clases de dispositivo en la que están los modos de realización de la invención, al menos un extremo del amortiguador tiene preferentemente un extremo de manguito para permitir que el amortiguador realice la función de un acoplamiento o parte de un acoplamiento, siendo preferentemente el acoplador del miembro deformable y el acoplador del manguito cilíndrico en cada caso un acoplador de tipo manguito.

Convenientemente, cuando el aparato está configurado como un amortiguador, al menos un absorbedor de energía es o incluye una cápsula amortiguadora hidráulica que interconecta los primer y segundo elementos amortiguadores dentro del amortiguador. Una cápsula amortiguadora de este tipo puede adoptar cualquiera de una variedad de formas. En el presente documento se describen modos de realización ejemplares, aunque dentro del alcance de la invención son posibles otros tipos de amortiguador (que típicamente, pero no necesitan hacerlo, funcionan usando aceite hidráulico).

En modos de realización preferentes de la invención, el absorbedor de energía incluye un acumulador de energía. Puede emplearse un acumulador de energía con el fin de restaurar el absorbedor de energía a una configuración no comprimida después de la compresión en un impacto de baja energía que no es suficiente para hacer que el primer elemento amortiguador presione el miembro de absorción de energía no recuperable.

El segundo elemento amortiguador puede acoplarse previamente con el miembro de absorción de energía no recuperable, o puede desconectarse inicialmente del mismo de modo que una etapa inicial de presión del segundo elemento amortiguador en el miembro de absorción de energía no recuperable implique el acoplamiento de los dos componentes en cuestión.

El acumulador de energía puede ser, preferentemente, o puede incluir un resorte deformable elásticamente que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores dentro del interior del amortiguador. Más específicamente, en los modos de realización preferentes de la invención, el resorte incluye un resorte de gas o un resorte de anillo que, opcionalmente, puede diseñarse para adaptarse a cargas de tracción.

Por tanto, el acumulador de energía puede constituirse como una característica o construcción que se sabe en la técnica de los amortiguadores que es fiable y económica de fabricar.

En otros modos de realización de la invención en los que preferentemente, pero no necesariamente, el miembro de absorción de energía no recuperable adopta en general una forma diferente a la definida en relación con los modos de realización descritos anteriormente, preferentemente el amortiguador incluye al menos un segundo absorbedor de energía que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores.

En un modo de realización de este tipo, preferentemente, el amortiguador es extensible desde una posición intermedia a una posición extendida. Preferentemente, dicha extensión causa la absorción de las fuerzas de tracción mediante el funcionamiento del segundo absorbedor de energía.

Convenientemente, el amortiguador incluye un primer conector rígido que conecta el primer absorbedor de energía y el primer elemento amortiguador y un segundo conector rígido que conecta el segundo absorbedor de energía y el segundo elemento amortiguador.

En dicha disposición, preferentemente, el primer elemento amortiguador incluye un miembro de acoplamiento móvil que, al comprimir el amortiguador desde la posición intermedia, comprime el primer absorbedor de energía contra la acción del primer conector rígido; y también preferentemente el miembro de acoplamiento móvil en la extensión del amortiguador desde la posición intermedia comprime el segundo absorbedor de energía contra la acción del segundo conector rígido.

Las características anteriores ayudan ventajosamente en el funcionamiento de los modos de realización de la invención en los que están presentes un primer y un segundo absorbedores de energía.

Preferentemente, al menos el segundo absorbedor de energía es o incluye un resorte de anillo. El primer absorbedor de energía también puede ser un resorte de anillo, aunque es poco probable que sea así. Más generalmente, es posible que otros tipos de absorbedores de energía constituyan los primer y segundo absorbedores de energía, incluidos los absorbedores de energía hidráulicos, resortes de gas, resortes de caucho, resortes de polímero y absorbedores híbridos que son combinaciones de, por ejemplo, los tipos de resorte de anillo e hidráulico. Además, como se sugirió anteriormente, no es necesario que en todos los modos de realización de la invención los primer y segundo absorbedores de energía sean iguales entre sí.

A continuación sigue una descripción de los modos de realización preferentes de la invención, a modo de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 es una vista parcialmente en sección longitudinal de un primer modo de realización de un amortiguador de acuerdo con la invención;

La figura 1a es una vista en sección transversal de parte del modo de realización de la figura 1, que ilustra una disposición alternativa para montar un miembro cónico que forma parte del amortiguador de la invención;

La figura 2 es una vista similar a la figura 1, que muestra un segundo modo de realización de un amortiguador de acuerdo con la invención, en su estado sin comprimir y antes de ser deformado por un impacto de energía relativamente alta;

Las figuras 3 y 4 muestran los amortiguadores de las figuras 1 y 2 respectivamente después de la compresión en impactos de alta energía;

La figura 5 es una vista similar a las figuras 1 y 2 de un tercer modo de realización del amortiguador de acuerdo con la invención, en su estado sin comprimir y antes de ser deformado por un impacto de energía relativamente alta;

La figura 5a es una vista en sección transversal ampliada de la parte de la figura 5 encerrada en un cuadrado; y

La figura 6 muestra en una vista en sección transversal longitudinal otro diseño de amortiguador dentro del alcance de la invención.

Con referencia a los dibujos e inicialmente a la figura 1, se muestra en una vista longitudinalmente en sección parcial un primer modo de realización del amortiguador 20 de acuerdo con la invención.

El amortiguador 20 incluye un primer elemento amortiguador hueco alargado 21 en cuyo interior se aloja de forma deslizante un segundo elemento amortiguador alargado 22 a través de un extremo abierto del elemento amortiguador 21 designado por el número 27 en los dibujos. El primer elemento amortiguador 21 en la mayor parte de su longitud interior es un cilindro rígido, liso, hueco, dentro del cual el segundo elemento rígido de la cápsula amortiguadora 22 está en un ajuste deslizante. El exterior del segundo elemento amortiguador 22 es también un cilindro liso en la mayor parte de su longitud, de modo que cuando se acomodan por medio de elementos de sellado que no son visibles en la figura 1, el primer 21 y el segundo 22 elementos de la cápsula amortiguadora constituyen un absorbedor de energía en forma de una cápsula amortiguadora designada generalmente por el número 31.

En la cápsula amortiguadora 31, el primer elemento amortiguador 21 se superpone al exterior del segundo elemento 22 de la cápsula amortiguadora en parte de su longitud. La extensión del solapamiento es variable, a la manera de las cápsulas amortiguador conocidas per se. Por tanto, los elementos amortiguadores 21, 22 se pueden deslizar entre la configuración extendida mostrada en la figura 1 y una segunda configuración comprimida en la que el grado de superposición de los primer y segundo elementos amortiguadores es mayor que el mostrado en la figura 1.

La longitud de la superposición en la configuración sin comprimir es suficiente para asegurar que, durante la compresión de la cápsula amortiguadora 31, los elementos 21 y 22 permanezcan alineados entre sí y la cápsula no se deforme lateralmente incluso si una fuerza de compresión no está alineada correctamente con la eje de la cápsula 31.

Debido a su forma externa, la cápsula amortiguadora 31 está diseñada también para ser recibida longitudinalmente dentro del interior de un miembro de absorción de energía no recuperable 34, hueco, alargado, descrito con más detalle a continuación. En la mayor parte de su longitud, por lo tanto, el miembro de absorción de energía no recuperable 34 es un cilindro hueco cuyo diámetro interno está en un ajuste deslizante con respecto al diámetro externo del primer elemento amortiguador 21.

En el modo de realización preferente mostrado, el diámetro externo en el extremo abierto 27 del primer elemento amortiguador 21 está diseñado para ajustarse perfectamente dentro del miembro de absorción de energía no recuperable 34. El extremo 27 en algunos modos de realización de la invención está equipado con un cojinete. En otros modos de realización de la invención, se pueden emplear otras formas de lograr el ajuste deslizante deseado del primer elemento amortiguador 21 dentro del miembro de absorción de energía no recuperable 34, como se le ocurriría al experto en la técnica.

Como se indica en el presente documento, el término "miembro de absorción de energía no recuperable" pretende referirse a un elemento tal como, pero sin limitarse a, un tubo de deformación que, cuando se hace funcionar, absorbe energía de una manera que altera irreversiblemente el miembro en cuestión.

En particular, dicha alteración irreversible del miembro se produce por deformación plástica de un metal del que está formado el miembro. La deformación plástica en este contexto incluye la embutición del material del miembro, el mecanizado de dicho material u otros procesos de deformación.

La cápsula amortiguadora 31 puede incluir numerosos componentes internos con el fin de proporcionar una disipación de energía controlada y predecible en caso de compresión causada por impactos de baja energía del tipo descrito anteriormente. En la forma preferente de la invención, la cápsula amortiguadora 31 absorbe la energía usando, por ejemplo, un medio elastómero hidráulico o fluido, siendo estos términos familiares para el experto en la técnica.

La cápsula amortiguadora 31 es completamente recuperable (como se entiende en la técnica de amortiguadores) y se reinicia después de haber absorbido las fuerzas de impacto de energía relativamente baja.

Como es evidente en la figura 1, el extremo 28 del primer elemento amortiguador 21 está expuesto en el exterior del amortiguador 20. Por lo tanto, este extremo está disponible para la conexión a un miembro adicional.

En el modo de realización mostrado, el extremo 28 está formado con al menos una ranura 33 que está espaciada a una corta distancia del extremo libre del elemento 21. La ranura 33, junto con la forma circular del resto del extremo 28, constituye en el modo de realización preferente un denominado extremo "de manguito". Esto es adecuado para acoplarse mediante un anillo retenedor de un acoplador de manguito que tiene un par de rebordes circulares formados en su superficie interior con el propósito de encajar con la ranura 33 ilustrada y una ranura similar formada en otro conector de tipo manguito definido en otro componente al que el amortiguador 20 puede estar acoplado.

En aplicaciones típicas del amortiguador 20, el componente adicional es otro amortiguador, pero en otras aplicaciones el amortiguador 20 se puede acoplar a una gama de otras estructuras que incluyen, pero no exclusivamente, juntas de pivote o cabezales de acoplamiento Como se explicó anteriormente miembro de absorción de energía no recuperable 34 en forma de otro miembro alargado esencialmente cilíndrico hueco recubre parte de la longitud de la cápsula amortiguadora 31, para rodear los primer y segundo elementos amortiguadores 21, 22. En el ejemplo mostrado en la figura 1, el miembro de absorción de energía no recuperable cilíndrico 34 es un miembro de deformación hecho de un material, tal como una aleación de acero, que se deforma plásticamente cuando se somete a impactos de energía suficientemente alta.

En un extremo 53, el miembro de absorción de energía no recuperable 34 está abierto e incluye, fijado a su superficie interior, un anillo 58 cuyo diámetro interno define un ajuste deslizante sobre el exterior del primer elemento amortiguador 21.

El miembro de absorción de energía (de deformación) no recuperable 34, al menos en lo que respecta a sus partes operativas como se describe a continuación, se encuentra entre los extremos del amortiguador general 20 como se representa aproximadamente por la ranura 33 y una ranura adicional 39 fijada al extremo del miembro de deformación cilíndrico 34 que se encuentra opuesto al extremo 53, como se describe a continuación.

En el modo de realización ilustrado, en aproximadamente dos tercios 36 de su longitud, el diámetro interno del miembro cilíndrico 34 es suficientemente grande como para adaptarse al diámetro del primer elemento amortiguador 21. Esta sección 36 de gran diámetro del miembro de absorción de energía no recuperable cilíndrico 34 se estrecha por medio de una conicidad interna anular 37 para definir una parte cilíndrica de diámetro reducido 38.

El extremo libre del miembro de absorción de energía no recuperable cilíndrico 34 que se encuentra alejado del extremo 28 del elemento amortiguador 22 está formado como un extremo de manguito que incluye una ranura 39 que tiene un diseño similar a la ranura 33. En consecuencia, los dos extremos del amortiguador 20 están formados con acoplamientos de manguito similares o idénticos, de modo que el amortiguador se pueda emplear en una variedad de situaciones en las que se desea acoplar, por ejemplo, dos vehículos entre sí.

El diámetro interno de la parte de diámetro reducido 38 del miembro de absorción de energía no recuperable 34 es suficientemente grande para acomodar el exterior del segundo elemento amortiguador 22 en un ajuste deslizante, pero por las razones que se explican a continuación, el primer elemento amortiguador 21 se puede alojar en la parte de diámetro reducido sólo cuando actúa sobre el amortiguador 20 un impacto de energía suficientemente alta como para provocar la deformación plástica del material del miembro de impacto cilíndrico 34.

En o cerca de su extremo cerrado 24, el segundo elemento amortiguador 22 incluye conectado al mismo un miembro cónico circular 41 que tiene una superficie cónica 43 cuyo diámetro se reduce en la dirección hacia la parte de diámetro reducido 38.

El diámetro del miembro cónico 41 en su máxima expresión, como se ilustra, es el mismo que el de al menos el extremo 27 del primer elemento amortiguador 21. La forma de la superficie cónica es complementaria a la de la conicidad 37 en la superficie interior del miembro de absorción de energía no recuperable 34.

El miembro cónico 41 puede formarse de varias formas, por ejemplo, como un disco cónico cilíndrico contra cuyo lado opuesto a la superficie cónica 43 una cara extrema 23 del segundo miembro de cápsula amortiguadora 22 se apoya o está fijada para reaccionar a fuerzas que actúan entre el miembro 21 de cápsula amortiguadora y el miembro cónico 41 como se describe adicionalmente a continuación.

La figura 1 muestra una forma de esta disposición dentro del alcance de la invención.

De forma alternativa, la disposición puede ser tal que la pared cilíndrica externa del elemento amortiguador 22 proporcione una superficie para la reacción de las fuerzas que actúan entre el elemento amortiguador 22 y el miembro cónico 41. En tal caso, como se ilustra en la figura 1 a, el miembro cónico 41 se fija a la pared exterior del cilindro del elemento de cápsula amortiguadora 22 mediante cualquiera de una gama de medios. Estos incluyen roscado, soldadura y ajuste por contracción, y en el modo de realización preferente ilustrado, un cambio escalonado en el diámetro del segundo elemento amortiguador 22 proporciona una superficie de reacción 24a como se ilustra. Esta disposición tiene la ventaja adicional de optimizar aún más el espacio disponible dentro del amortiguador 20.

En el uso normal del amortiguador 20 (es decir, cuando las fuerzas de impacto de energía relativamente baja descritas anteriormente actúan entre sus extremos) se aplica una carga a la cápsula amortiguadora 31 y el miembro cónico 41 reacciona con la carga aplicada a través del contacto con la conicidad 37. Esto evita que el segundo elemento amortiguador 22 avance dentro de la parte de diámetro reducido 38 del miembro de deformación 34 con el resultado de que en esos momentos la cápsula amortiguadora 31 funciona de la manera normal de dichos componentes. Por tanto, la cápsula amortiguadora 31 resiste las fuerzas de compresión (y, si es de un diseño que lo permite, también las fuerzas de tracción) de manera recuperable.

El miembro cónico 41 está fijado contra el movimiento hacia el elemento amortiguador 21 mediante cualquiera de una gama de medios. En el modo de realización preferente ilustrado, una chaveta 42 del miembro cónico (ver figura 1a) se acopla a la cara trasera del miembro cónico 41, que se encuentra alejada de la conicidad interna 37, y se fija simultáneamente al interior de la sección 36 de gran diámetro del miembro cilíndrico 34.

Si, como es el caso en algunos modos de realización de la invención, el segundo elemento 22 está fijado al miembro cónico 41, la chaveta 42 (que a su vez puede formarse como un anillo, una pluralidad de bloques discretos o una gama de otras estructuras) sirve además para evitar que el absorbedor de energía 31 se separe del absorbedor de energía no recuperable 34. En tal caso, la chaveta 42 también proporciona una fuerza de reacción cuando el absorbedor de energía 31 funciona para atenuar las fuerzas de tracción.

En el modo de realización preferente de la invención, el miembro cónico 41 se forma a partir de un material que tiene una superficie más dura que el material del miembro de deformación cilíndrico 34. Por lo tanto, una gama de aleaciones metálicas es adecuada para la construcción del miembro cónico 41.

La disposición de los componentes del amortiguador es tal que, en uso normal, cuando el amortiguador está sujeto a fuerzas de impacto de energía relativamente baja, que por ejemplo surgen durante el desplazamiento normal de un tren, el miembro cónico 41 se mantiene rígidamente en su lugar por razón de acoplamiento de la superficie cónica 43 con la conicidad interna 37 reaccionando a las fuerzas de compresión, y enchavetado u otra sujeción opcional del miembro cónico en relación con el miembro de absorción de energía no recuperable 34 resistiendo a cualquier fuerza de tracción que actúe en el sentido opuesto a fuerzas de compresión en algunos modos de realización del amortiguador.

Durante dicho modo de funcionamiento, la cápsula amortiguadora 31 absorbe y disipa las fuerzas compresoras (compresión) (y dependiendo de su diseño preciso también puede disipar fuerzas tractoras (tracción)) de bajos niveles de energía. Después de dicha absorción de energía en compresión, la cápsula amortiguadora 31 mediante la inclusión de un mecanismo de restauración interno tal como cualquiera de una gama de tipos de resorte restaura el amortiguador 20 desde una configuración comprimida a su longitud original.

En el modo de realización preferente mostrado en la figura 1, las fuerzas de tracción se absorben por medio de un resorte de anillo 26 que actúa entre el extremo 27 del elemento amortiguador 21 y el extremo 58 del miembro 34. Después de dicha absorción de energía en tracción, el resorte de anillo 26 restaura el amortiguador 20 (en el sentido opuesto al resorte interno) desde una configuración extendida a su longitud original.

Si se produce un impacto de alta energía (por ejemplo, como puede producirse a velocidades de impacto más altas, como las que se producen durante un choque), típicamente es de un tipo de impulso de alta frecuencia, de modo que la cápsula amortiguadora 31 no puede absorber toda la energía y la fuerza impartida al miembro cónico 41 excede el nivel umbral requerido para deformar el miembro de absorción de energía no recuperable 34. En consecuencia, una fuerza de impacto de alta energía se transfiere a través de la longitud de la cápsula amortiguadora 31 al miembro cónico 41. El acoplamiento mutuo de los componentes en la vecindad del miembro cónico 41 significa que la energía de impacto se transfiere a través de la superficie cónica 43 a la conicidad interna 37 del miembro 34.

Suponiendo que el amortiguador 20 se haya diseñado apropiadamente, esta fuerza transferida es suficiente para iniciar la deformación plástica del miembro 34 en la vecindad de la conicidad interna 37.

Esto, a su vez, hace que la conicidad del miembro 34 se desplace bajo la influencia de la fuerza de impacto a lo largo de la parte 38 de diámetro reducido hacia la ranura 39 que define el extremo. Dicha deformación plástica disipa la energía del impacto de manera predecible y segura.

Después de la absorción de la energía de un impacto a través de la deformación del miembro 34 de absorción de energía cilíndrico no recuperable, éste debe ser reemplazado; pero si la cápsula amortiguadora 31 y el miembro cónico 41 se diseñan correctamente, pueden reutilizarse, o al menos sólo el miembro cónico 41 y sus fijaciones requerirían reemplazo. En consecuencia, la mayoría de las partes del amortiguador 20 siguen siendo útiles incluso después de un impacto algo severo.

La figura 2 muestra, en una vista similar a la figura 1, una variante del modo de realización de la figura 1.

Los componentes y secciones similares de la cápsula amortiguadora 31 de la figura 2 tienen los mismos números de referencia que sus contrapartidas en la figura 1 y se describen en el presente documento en detalle sólo en la medida en que su disposición y/o funcionamiento difiera del modo de realización de la figura 1.

En la figura 2, un amortiguador 20 comprende primer y segundo elementos 21,22 de cápsula amortiguadora que están configurados de manera similar a los componentes equivalentes de la figura 1 para definir una cápsula amortiguadora 31 que se puede funcionar para disipar fuerzas de compresión y (opcionalmente, dependiendo de diseño de la cápsula) de tracción de baja energía. Un resorte de anillo 26 de manera similar al resorte de anillo 26 de la figura 1 absorbe la energía de tracción en versiones en las que las características de atenuación de tracción no están integradas en la cápsula amortiguadora.

En su extremo cerrado, el segundo elemento amortiguador 22 incluye fijado al mismo un miembro cónico 41 que puede ser de diseño similar al miembro cónico 41 de la figura 1.

La superficie cónica 43 del miembro cónico 41 se apoya contra la conicidad interna 37 de un miembro de absorción de energía no recuperable cilíndrico 46 que difiere del miembro 34 visible en la figura 1.

El miembro 46 incluye una parte 47 de diámetro agrandado que se estrecha hasta una parte 48 de diámetro reducido. Sin embargo, la parte 47 de diámetro agrandado se superpone al primer elemento amortiguador 21 sólo en una parte relativamente corta de su longitud; y el extremo de la parte 48 de diámetro reducido omite las partes de extremo del manguito descritas anteriormente en relación con el miembro 34 de la figura 1.

En su lugar, el miembro cilíndrico 46 termina en un extremo abierto 51 que se apoya contra un resalte 49 definido internamente en un extremo 54 de un miembro de cubierta cilíndrico, hueco y alargado 52.

En la proximidad del extremo 54, el exterior de la cubierta 52 define, en el modo de realización mostrado, un acoplamiento de manguito que incluye una ranura 39 de diseño similar o idéntico al de la ranura 39 visible en la figura 1. En otros modos de realización de la invención, se pueden emplear otras formas de acoplamiento distintas del acoplamiento de manguito ilustrado en cualquier extremo del amortiguador 20.

El miembro de cubierta 52 rodea los otros componentes del amortiguador 20 de la figura 2 en aproximadamente dos tercios de su longitud, e incluye un diámetro interno que es lo suficientemente grande para cubrir los otros componentes con la parte 47 de diámetro agrandado del miembro 46 en contacto deslizante con su superficie interior. Las características opcionales incluyen que el acoplamiento de manguito del miembro de cubierta 52 es de menor diámetro que una parte 47 de diámetro agrandado, y que el cambio de diámetro resultante se acomoda interna y externamente por una conicidad 56 de diseño complementario, al menos en el interior del miembro de cubierta 52, a la conicidad del miembro 46. Sin embargo, dentro del alcance de la invención son posibles otros tamaños y formas de manguitos distintos de los ilustrados y descritos, como será bien conocido por el experto en la técnica.

En su extremo 53 alejado del acoplamiento de manguito que incluye la ranura 39, el miembro de cubierta 52 está abierto e incluye, fijado a su superficie interior, un anillo 58 cuyo diámetro interno define un ajuste deslizante sobre el exterior del primer elemento amortiguador 21. Dado que la cubierta 52 se superpone a una longitud considerable del primer elemento amortiguador 21 incluso cuando los elementos 21, 22 de la cápsula amortiguadora adoptan la configuración extendida que se muestra en la figura 2, el amortiguador 20 en general se estabiliza eficazmente contra el movimiento relativo lateral no deseado de sus partes incluso si una fuerza de impacto no actúa directamente en línea con el eje longitudinal del tope 20. La estabilidad del amortiguador se logra debido a la distancia entre la superposición corta descrita en el extremo 27 del elemento amortiguador 22 y el extremo 53 del miembro de cubierta 52. Cualquiera o ambos extremos de la cubierta 52 pueden contener un cojinete u otra característica estabilizadora; o, dependiendo de los diseños precisos, pueden omitir dichas características.

La conicidad 56 de la cubierta 52 está espaciada longitudinalmente a lo largo del amortiguador 20 en la dirección de la ranura 39 desde la conicidad 37 del miembro 46. Esto significa que, en la configuración mostrada en la figura 2, existe un espacio anular dentro del miembro de cubierta 52 entre la superficie externa de la conicidad 37 y la superficie interna de la conicidad 56. Cuando, como se describe a continuación, el amortiguador 20 de la figura 2 sufre un impacto de alta energía, este espacio acomoda el movimiento de la conicidad 37 en la dirección longitudinal bajo la influencia del miembro cónico 41.

El amortiguador 20 de la figura 2 funciona de manera similar al de la figura 1 cuando se consideran impactos de energía relativamente baja como se describe en el presente documento. En dichas circunstancias, el absorbedor de energía definido por los primer y segundo elementos 21, 22 de cápsula amortiguadora atenúa las fuerzas de compresión de una manera predecible. Los elementos amortiguadores 21, 22 se mueven desde la posición relativamente extendida mostrada a una posición relativamente retraída durante dichas acciones. La energía almacenada como resultado dentro de la cápsula amortiguadora 31 de una manera conocida per se restaura la cápsula desde una configuración comprimida a su posición extendida.

Sin embargo, si el amortiguador 20 de la figura 2 sufre un impacto de energía relativamente alta, la cápsula amortiguadora 31 no puede absorber toda la energía y la fuerza impartida al miembro cónico 41 excede el nivel umbral requerido para deformar el miembro de absorción de energía no recuperable 46. Como resultado, la fuerza de impacto se transmite entre los extremos 28 y 54, respectivamente, del primer elemento amortiguador 21 y el miembro de cubierta 52.

Dado que el miembro de absorción de energía no recuperable 46 está en contacto con el extremo 54 del miembro de cubierta 52, la fuerza de impacto impulsa el miembro cónico 41 unido al primer elemento amortiguador 21 en contacto de deformación con la conicidad 37 del miembro de absorción de energía no recuperable 46. Esto a su vez conduce a la deformación del miembro de absorción de energía no recuperable 46 en un modo que hace que la conicidad 37 se desplace longitudinalmente a lo largo del amortiguador 20 hacia el extremo 54 del miembro de cubierta 52.

Como se indicó, durante dicha deformación del miembro de deformación 46, cualquier superposición de los primer 21 y segundo 22 elementos amortiguadores, y la superposición de la cubierta 52 y el elemento amortiguador 21 a lo largo de la longitud del amortiguador, mantienen la estabilidad lateral del amortiguador incluso si la fuerza de impacto está descentrada o no está alineada, de otro modo, con el eje longitudinal del amortiguador 20.

Las figuras 3 y 4 muestran los resultados de los procesos de compresión y deformación que resultan cuando los amortiguadores 20 de las figuras 1 y 2 experimentan impactos de energía relativamente alta que son suficientes para causar la deformación de los miembros de absorción de energía no recuperables 34 y 46, respectivamente.

Como es evidente a partir de la figura 3, la cápsula amortiguadora 31 en este caso se ha comprimido a su posición completamente retraída (aunque esto puede no suceder necesariamente cada vez que se atenúa un impacto de alta energía); y la conicidad 37 se ha desplazado a lo largo del miembro de absorción de energía no recuperable 34 eliminando esencialmente la parte 38 de diámetro reducido en el proceso. Durante dicho avance de la conicidad 37, el material del miembro de absorción de energía no recuperable 34 se expande como se ilustra.

Una vez que el amortiguador 20 alcanza el estado mostrado en la figura 3, es necesario reemplazar el miembro de absorción de energía no recuperable 34 antes de que el amortiguador 20 pueda reutilizarse; pero en la mayoría de los casos se espera que esto sea todo lo que se requiere para que el amortiguador esté nuevamente disponible para su uso.

En la figura 4, dado que el miembro de cubierta 52 rodea adicionalmente el amortiguador en parte de su longitud cuando el amortiguador 20 ocupa su posición extendida, una vez que se produce la compresión del amortiguador 20, la mayoría de las partes internas se encuentran completamente dentro del miembro de cubierta 52 con solo la ranura 33 de la cápsula amortiguadora 31 quedando expuesta. El miembro de cubierta 52 protege, de esta manera, el resto del amortiguador 20 contra deformaciones no deseadas y contaminación.

Después de la compresión del amortiguador 20 al estado que se muestra en la figura 4, normalmente se daría el caso de que, después del reemplazo del miembro de absorción de energía no recuperable 46 (a su vez después de la retirada temporal del miembro de cubierta 52), el amortiguador 20 estaría listo para reutilizarlo.

Por supuesto, pueden producirse impactos de alta energía que inicien la deformación de los miembros de absorción de energía no recuperables sin que las conicidades recorran todas las longitudes indicadas en las figuras 3 y 4 antes de que se efectúe la atenuación de energía adecuada. En dichos casos, las apariencias de los amortiguadores usados pueden diferir de las formas ilustradas. La atenuación de las fuerzas por dicho desplazamiento parcial de las conicidades está dentro del alcance de la invención.

En modos de realización preferentes de la invención, la cápsula 31 es una cápsula amortiguadora hidráulica. Se conocen una variedad de diseños de dichos dispositivos. Las cápsulas amortiguadoras hidráulicas incluyen trayectorias de flujo de fluido laberínticas y combinaciones de válvulas que causan la conversión de las fuerzas de impacto de baja velocidad en calor, atenuando así la forma de onda de la energía del impacto de forma segura. El acumulador de energía en una cápsula de este tipo es típicamente un resorte de gas de una longitud que es variable dependiendo del grado de compresión de la cápsula 31. El resorte de gas, como se indica, restaura la cápsula 31 a su longitud completa después de que deja de actuar una fuerza de compresión de baja velocidad.

Típicamente, las partes de los amortiguadores de la invención, distintas de las descritas en el presente documento como deformables elásticamente o que consisten en fluidos, están hechas de aleaciones metálicas tales como, pero sin limitarse a, aceros. Las partes deformables elásticamente se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales elastoméricos o similares.

Las figuras 5 y 5a muestran un modo de realización ejemplar de la invención que incluye una cápsula amortiguadora hidráulica 31', y en lugar de tener un resorte de anillo tal como el resorte de anillo 26 de la figura 1 que incluye una disposición alternativa para proporcionar absorción de energía de tracción. En la figura 5 se pueden incorporar características de absorción de energía de tracción dentro de la cápsula amortiguadora 31 descrita en relación con las figuras 1-3. El principio de cómo se puede lograr esto se muestra en una vista en sección transversal longitudinal en la figura 5a.

En las figuras 5 y 5a, el amortiguador 20 es esencialmente el mismo que en la figura 1, excepto en dos aspectos importantes. Por lo tanto, el amortiguador 20 incluye un primer 21 y un segundo 22 elementos de cápsula amortiguadora que funcionan de manera similar a los elementos 21 y 22 de la figura 1; un miembro de absorción de energía no recuperable 34 que tiene una conicidad interna 37; y un miembro cónico 41 que define una superficie cónica externa 43 de perfil complementario a la conicidad 37.

El interior hueco del primer elemento amortiguador 21 incluye un absorbedor de energía hidráulico del tipo general descrito anteriormente. Dicho absorbedor de energía, cuyos detalles precisos se omiten en la figura 5 para mayor claridad, incluye, como se indica, una serie laberíntica de trayectorias que se pueden abrir para un fluido tal como el aceite hidráulico y una serie de válvulas y restricciones que funcionan en dependencia de la dirección de una fuerza de impacto de bajo nivel para atenuar las fuerzas de compresión y de tracción.

El absorbedor de energía se indica esquemáticamente por medio de un pistón amortiguador 59, que está fijado de forma fija al extremo 28 del elemento amortiguador 22. El pistón 59 se extiende a través de una abertura 61 en el extremo 25 del segundo elemento amortiguador 22 hacia el interior del elemento amortiguador 21. El pistón 59 se alarga en una dirección paralela al eje longitudinal del amortiguador 20.

La compresión de la cápsula amortiguadora 31' hace que el fluido hidráulico contenido dentro del volumen encerrado por el interior del primer elemento amortiguador 21 y el extremo 25 del segundo elemento amortiguador 22 sea forzado a través de la serie de válvulas y aberturas hacia el extremo 23 de la cápsula amortiguadora 31' de una manera que atenúe la energía de los impactos a baja velocidad.

La figura 5 muestra el amortiguador 31' en su configuración completamente extendida, es decir, después de la absorción de una fuerza de tracción que actúa mientras el amortiguador está en un estado comprimido como resultado de absorber una fuerza de compresión anterior.

En ese momento, el pistón 59 avanza con relación a la posición mostrada dentro del segundo elemento amortiguador 22 hacia el extremo cerrado 23. Esto da como resultado un aumento del volumen contenido entre la cabeza 60 del pistón 59, el extremo 25 y el diámetro interior del elemento amortiguador 22. Este volumen encerrado de medio, tal como aceite hidráulico, junto con una serie laberíntica de trayectorias que se pueden abrir para un fluido y/o una serie de válvulas y restricciones que funcionan a medida que se extiende la cápsula amortiguadora, proporciona un medio para absorber energía en tracción. Para forzar el fluido a través de las válvulas y/o la restricción, las fuerzas de tracción en los extremos de manguito 28 y 39 tienen que hacerse reaccionar en las interfaces del segundo elemento amortiguador 22 con el miembro cónico 41 y la chaveta 42 del miembro cónico.

El elemento amortiguador 22 incluye un pistón separador interno móvil 62. Como se muestra mediante la figura 5a, el pistón separador 62 se puede mover dentro del primer elemento amortiguador 21 a lo largo de su longitud.

Una masa de un gas tal como nitrógeno o aire queda atrapado entre el pistón separador 62 y el extremo 23 del elemento 22. Durante el funcionamiento de la cápsula amortiguadora 31' para absorber fuerzas de compresión, el pistón 62 se mueve como se muestra hacia el extremo 23, comprimiendo el gas. Este actúa entonces como un resorte de gas al eliminar la fuerza de compresión que actúa sobre la cápsula amortiguadora 31' y tiende a restaurar la cápsula 31' a su configuración sin comprimir.

Durante dicha restauración de la cápsula 31' en modos de realización preferentes de la invención, el fluido hidráulico dentro del absorbedor de energía es forzado en una dirección inversa tendiendo a extender el pistón amortiguador 59 hacia fuera del primer elemento amortiguador.

La compresión y extensión de la cápsula amortiguadora 31' tienen lugar de esta manera mientras que la cápsula experimenta fuerzas de compresión y de tracción de baja energía.

Cuando se produce un impacto de energía relativamente alta, esta debido a su alta frecuencia se transmite a través de la cápsula 31' de modo que la conicidad 43 es forzada a acoplarse con (o si ya está en contacto es forzada a acoplarse más firmemente con) la conicidad 37, y de modo que esta última se desplace a lo largo de la parte 38 de diámetro reducido del miembro de absorción de energía no recuperable 34, deformando plásticamente este último. Esto elimina la parte 38 de diámetro reducido y absorbe simultáneamente la energía del impacto de una manera predecible que es similar al procedimiento operativo de los modos de realización de las figuras 1 y 2 de la invención.

El modo de realización de las figuras 5 y 5a podría, si se desea, proporcionarse en una forma modificada, que adopte los principios de construcción de la figura 2 al tener un manguito o miembro de cubierta cilíndrico (o de otra forma) tal como el miembro 52 que se superpone a la cápsula 31' y define uno de los extremos del amortiguador 31'. En otras palabras, es posible construir el modo de realización de las figuras 1 y 2 que incluya un absorbedor de energía de tipo hidráulico en lugar de la disposición de resorte de anillo especificada.

Con referencia ahora a la figura 6, se muestra en una posición intermedia (antes del impacto) un diseño adicional de amortiguador de acuerdo con la invención.

En la figura 6, un amortiguador 20 incluye un primer elemento amortiguador 21 formado como un cilindro hueco como se ilustra. El cilindro está cerrado en un primer extremo 21a mediante una tapa 23 de manera similar a la disposición de la figura 1.

El elemento amortiguador 21 está abierto en un segundo extremo 24 que está alejado del extremo 21a.

El primer elemento amortiguador 21 puede deslizarse longitudinalmente dentro del interior de un segundo elemento amortiguador hueco cilíndrico alargado 26 a través de un primer extremo abierto 27 de este último. El extremo 28 que se encuentra alejado del extremo 27 está cerrado por una tapa de extremo 29 adicional.

En el modo de realización ilustrado de la figura 6, la tapa de extremo 29 está formada con una ranura de manguito 33 de manera similar a la disposición de la figura 1.

La tapa 23 también es un extremo de manguito como el extremo 28. Los extremos 23 y 28 podrían tener igualmente medios alternativos para unirse a miembros adicionales o podrían ser extremos lisos.

Una barra de acoplamiento de resorte rígida 63 está anclada en un extremo 63' en la tapa de extremo 29. La barra de acoplamiento 63 se extiende desde el extremo 28 hasta un extremo alejado 63" que se encuentra dentro del primer elemento amortiguador 21. En el modo de realización mostrado, el extremo alejado 63" se encuentra más allá del extremo 27 del segundo elemento amortiguador 26 cuando el amortiguador 20 adopta la posición mostrada en la figura 6, que debido a que el amortiguador 20 es capaz de acomodar las fuerzas de compresión y de tracción como se indicó anteriormente, se designa en el presente documento una posición intermedia.

La barra de acoplamiento 63 incluye fijado en o cerca del extremo 63" un miembro de contención 64 que puede tener la forma de un disco rígido o barra que se extiende transversalmente hacia afuera en al menos dos lados, como se muestra, desde el extremo 63".

La barra de acoplamiento 63 en el espacio entre la tapa de extremo 29 y el extremo 63" perfora en un ajuste deslizante un travesaño 66 de transferencia de fuerza.

El travesaño 66 se extiende desde un lado del interior del primer elemento amortiguador 21 hasta el otro, en una ubicación que está parcialmente a lo largo de la longitud del elemento 21.

Como en el modo de realización de, por ejemplo, las figuras 1 y 2, los elementos amortiguadores 21 y 26 normalmente se superponen sobre partes de sus respectivas longitudes. Como resultado, el travesaño 66 en el uso normal del amortiguador 20 es cortado por la barra de acoplamiento 63 aproximadamente a la mitad de la longitud de este último.

El travesaño 66 es rígido y está rígidamente fijado al primer elemento amortiguador 21. Entre el travesaño 66 y un miembro cónico 67, está atrapado un resorte amortiguador 68 de modo que la compresión de la fuerza operativa normal del amortiguador 20 da como resultado una atenuación de energía mediante la compresión del primer resorte 68.

Como es convencional en el campo de los resortes amortiguadores, el primer resorte 68 incluye una serie de elementos anulares o almohadillas 69 deformables elásticamente.

Los elementos de resorte anulares 69 están perforados centralmente por la barra de acoplamiento 63 que actúa de ese modo para garantizar su alineación mutua y su correcta situación en el amortiguador. En el modo de realización ilustrado, los anillos 69 se muestran conectados entre sí mediante arandelas 71 que impiden su compactación directa entre sí y, por lo tanto, ayudan a mantener la integridad del resorte.

Las perforaciones en los elementos 69 de resorte de anillo son tales que permiten el movimiento deslizante de los anillos durante la compresión y extensión del amortiguador 20. Sin embargo, el movimiento a gran escala de los anillos 69 está limitado debido a que los anillos 69 están contenidos entre el miembro cónico 67 y el travesaño 66.

En el modo de realización ilustrado, cuatro de los elementos 69 de resorte de anillo se muestran en una pila entre el miembro 67 y el travesaño 66. En otros modos de realización de la invención, sin embargo, pueden estar presentes más o menos anillos 69.

Una disposición similar de cuatro (en el modo de realización mostrado, aunque en otros modos de realización de la invención pueden estar presentes otros miembros de los anillos 69') los anillos 69' son retenidos de forma móvil cautiva entre el miembro transversal 66 y el miembro de contención 64 por estar perforados centralmente por la barra de acoplamiento 63 de manera similar a los anillos 69, y también por estar conectados por arandelas 71 que son de diseño similar a las arandelas 71 que separan los anillos 69 entre sí.

Los anillos 69' definen así parcialmente un resorte de fuerza de tracción 68' que es similar al resorte de fuerza de compresión parcialmente constituido por los anillos 69, pero con el resorte de fuerza de tracción 68' extendiéndose en el lado opuesto del travesaño 66 al resorte de fuerza de compresión.

En el modo de realización mostrado, los dos resortes 68, 68' son iguales entre sí, con el mismo número de anillos y siendo los anillos idénticos en tamaño, forma y construcción. Sin embargo, se apreciará que son posibles variaciones de dichos factores dentro del alcance de la invención, con el resultado de que se pueden conferir características diferentes a los resortes de compresión y tracción 68, 68' según se desee.

En el caso de compresión del amortiguador 20 bajo la influencia de fuerzas de energía relativamente baja como se explica en el presente documento, dichas fuerzas causan compresión en la compresión de los anillos 69 debido a que están comprimidos entre el travesaño 66 (que está unido rígidamente al primer elemento amortiguador 21) y el miembro 67 (que, como se explica a continuación en situaciones de impacto de baja energía, está conectado rígidamente al segundo elemento amortiguador 26).

Dicha compresión de los anillos 69 da como resultado la atenuación de las fuerzas de compresión debido a la deformabilidad elástica de los anillos 69.

En el caso de que surja una fuerza de tracción de energía relativamente baja, el amortiguador 20 se alarga desde la posición intermedia mostrada en la figura 5 con el resultado de que los anillos 69' se comprimen entre el travesaño 66 y el miembro de contención 64, mientras que la barra de acoplamiento 63 se coloca en tensión que es resistida debido a la unión de la barra de acoplamiento 63 a la tapa 29. La deformabilidad elástica de los anillos 69' atenúa así las fuerzas de tracción de una manera similar a aquella en la que los anillos 69 atenúan las fuerzas de compresión. En el estado totalmente comprimido del resorte de tracción 68', el extremo 25 del elemento amortiguador 21 contacta con el extremo 27 del elemento amortiguador 26 evitando que los elementos de resorte se compriman en exceso.

En el estado completamente comprimido del resorte de compresión 68, el extremo 24 de los elementos amortiguadores 21 contacta con el miembro 67 evitando así que los elementos de resorte anulares 69 se compriman en exceso, y proporcionando una superficie de contacto que permite la aplicación de cargas mayores al miembro 67 de las que podrían ser soportadas por los elementos de resorte 69 anteriores.

Durante la compresión de los anillos 69 o los anillos 69', la integridad de los resortes se mantiene mediante los efectos estabilizadores de la barra de acoplamiento 63 y las arandelas 71.

El diseño del resorte mostrado en la figura 6 puede, si se desea, usarse en cualquiera de los otros modos de realización de la invención, cuando estos requieran la presencia de uno o más de dichos resortes anulares.

El miembro 67 es un disco rígido que está perforado centralmente por la barra de acoplamiento 63 y puede deslizarse libremente a lo largo de la misma.

En su extremo más cercano al extremo 28 del segundo elemento amortiguador 26, el miembro 67 está formado para incluir una conicidad de borde de ataque anular 67' que se reduce en diámetro en una dirección hacia el extremo 28. Este es de perfil complementario a una conicidad 26' formada en la pared cilíndrica del segundo elemento amortiguador 26 para definir la transición entre una parte de diámetro relativamente grande y una parte de diámetro relativamente pequeño, el extremo más cercano 28, del segundo elemento amortiguador 26.

En el caso de que se produzca un impacto de alta energía como se describe en el presente documento, los elementos de resorte anulares 69 se comprimen hasta que se establece contacto entre el extremo abierto 24 del primer elemento amortiguador 21 y el miembro 67 con el resultado de que la fuerza de compresión transmite la energía del impacto al miembro 67.

Debido al encaje de las conicidades complementarias 67' y 26', esta energía se transmite al segundo elemento amortiguador 26.

El segundo elemento amortiguador 26 está hecho de un material plásticamente deformable tal como acero. Como resultado, las fuerzas de impacto transmitidas hacen que la conicidad 26' se desplace hacia el extremo 28 cuando se produce un impacto de alta energía. Esto atenúa la energía del impacto de una manera controlable, de manera similar al funcionamiento de los otros modos de realización descritos en el presente documento.

La inclusión o el análisis de un documento aparentemente publicado anteriormente en esta memoria descriptiva no necesariamente debe tomarse como un reconocimiento de que el documento es parte de la técnica anterior o es de conocimiento general común.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un amortiguador de acoplamiento (20) que comprende un primer elemento amortiguador hueco, alargado (21) en el interior del cual se aloja de forma móvil un segundo elemento amortiguador alargado (22) de modo que los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22) se superponen sobre parte de su de longitud, de modo que los elementos amortiguadores definan un interior hueco del amortiguador y de modo que en un extremo (28) del amortiguador al menos el primer elemento amortiguador (21) esté expuesto para acoplarse con un miembro adicional respectivo, siendo los primero y segundo elementos amortiguadores (21, 22) móviles entre una primera configuración extendida o intermedia del amortiguador (20) y una segunda configuración comprimida, haciendo la compresión del amortiguador (20) más enérgicamente que un nivel de energía umbral que el segundo elemento amortiguador (22) energice un miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46), que forma parte del amortiguador (20), para causar la deformación de una o más partes plásticamente deformables (37) de dicho miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46), encontrándose una región del miembro de absorción de energía no recuperable (34, 46) que es energizado por el segundo elemento amortiguador (22) entre los extremos del amortiguador.

2. Un amortiguador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el miembro de absorción de energía no recuperable (34) es o incluye un tubo de deformación, en el que opcionalmente el miembro de absorción de energía no recuperable (34) se encuentra fuera del segundo elemento amortiguador, en el que el miembro de absorción de energía no recuperable (34) es plásticamente deformable y en el que la compresión del amortiguador (20) más enérgicamente que el nivel umbral causa la deformación plástica del miembro de absorción de energía no recuperable (34).

3. Un amortiguador de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el amortiguador (20) incluye al menos un primer absorbedor de energía (31) que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22).

4. Un amortiguador de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la compresión del amortiguador (20) menos energéticamente que el nivel de energía umbral causa el amortiguamiento de las fuerzas de compresión a través del funcionamiento del primer absorbedor de energía (31).

5. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el miembro de absorción de energía no recuperable (34) rodea parte del segundo elemento amortiguador (22).

6. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo elemento amortiguador (22) incluye formado integralmente con él o asegurado al mismo una conicidad de elemento anular (41) y en el que el miembro de absorción de energía no recuperable (34) incluye un tubo hueco que tiene una conicidad de tubo interno (37) de sección transversal complementaria a la conicidad de elemento (41), siendo la conicidad de elemento (41) y la conicidad de tubo (37) encajables entre sí por compresión del amortiguador (20) más enérgicamente que el nivel de energía umbral para causar la deformación del tubo comenzando en la conicidad de tubo (37).

7. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 6, que incluye un miembro cónico anular que rodea el segundo elemento amortiguador (22) para definir la conicidad de elemento (37).

8. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que el exterior del miembro de absorción de energía no recuperable (34) se estrecha generalmente paralelo a la conicidad de tubo (37) dentro del miembro de absorción de energía no recuperable (34).

9. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer elemento amortiguador (21) incluye un acoplador (33) para acoplar su extremo expuesto (28) a un miembro adicional.

10. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el miembro de absorción de energía no recuperable (34) incluye un acoplador (39) para acoplar un extremo del amortiguador (20) a un miembro adicional.

11. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 que incluye una cubierta hueca cilíndrica (52) que rodea el miembro de absorción de energía no recuperable (34) en al menos parte de su longitud.

12. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la cubierta cilíndrica (52) incluye un acoplador (39) para acoplar un el extremo del amortiguador (20) a un miembro adicional, estando conectada la cubierta (52) al miembro de absorción de energía no recuperable (34).

13. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9, 10 y 12, en el que al menos uno del acoplador del segundo elemento (22), el acoplador del miembro de absorción de energía no recuperable (34) y el acoplador de la cubierta cilíndrica (52) es un acoplador tipo manguito.

14. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer absorbedor de energía es o incluye una cápsula amortiguadora hidráulica (31) que interconecta los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22) dentro del amortiguador (20).

15. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el primer absorbedor de energía incluye un acumulador de energía; opcionalmente, el acumulador de energía es o incluye un resorte deformable elásticamente que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22) dentro del interior del amortiguador (20); y opcionalmente el resorte incluye un resorte de gas y/o un resorte de anillo.

16. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, que incluye al menos un segundo absorbedor de energía (26; 68) que actúa entre los primer y segundo elementos amortiguadores (21, 22).

17. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la extensión del amortiguador (20) desde una posición intermedia a una posición extendida causa la absorción de fuerzas de tracción a través del funcionamiento del segundo absorbedor de energía (26; 68').

18. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 16 o la reivindicación 17, que incluye un primer conector rígido (67) que conecta el primer absorbedor de energía (68) y el primer elemento amortiguador (21) y un segundo conector rígido (64) que conecta el segundo absorbedor de energía (26; 68') y el segundo elemento amortiguador (22).

19. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el primer elemento amortiguador (21) incluye un miembro de acoplamiento móvil (66) que durante la compresión del amortiguador (20) desde la posición intermedia comprime el primer absorbedor de energía (68) contra la acción del primer conector rígido (67).

20. Un amortiguador (20) de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el miembro de acoplamiento móvil (66) en la extensión del amortiguador (20) desde la posición intermedia comprime el segundo absorbedor de energía (26; 68') contra la acción del segundo conector rígido (64).

21. Un amortiguador (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, en el que los primer y segundo absorbedores de energía (68, 68') son o incluyen resortes de anillo respectivos.