PT93341A - Para-choques para veiculos - Google Patents

Description

a face de impacto (25)» o módulo (24) absorve, dessa forma, a energia do impacto·

Campo técnico

Esta invenção refere-se a um pára-choques para veículos tais com automóveis, autocarros, camiões e semelhantes* Mais especificamente esta invenção refere-se a um pára-choques elastoraérico capaz de absorver a fenergia do impacto entre um veículo e outro objeoto*

Estado Aa téonioa

Conhecem-se na técnica diversos tipos de pára-choques que absorvem ener gia. Οτι desses tipos é geralmente conhecido por pára-choques pneumático, no qual se pretende que 0 ar encerrado no pára-choques absorva alguma energia do impacto. Contudo, se a pára-choques for construído de forma a obter-se uma câmara totalmente fechada, o ar retido realmente Itctiia como um meio de armazenagem de energia ao contrário de um meio que dissipa a energia e, por esse motivo, existe a tendtncia de o páral--ehoques actuar como uma mola que provoca ura efeito de ricochete, potenj-cialmente prejudicial, a seguir ao impacto.

Num outro tipo de sistema de pára-choques pneumático,0 ar dentro do pára-choques ê descarregado para um tamque de armazenagem após 0 impacj-to e depois volta para trás para o pára-choques. Embora represente um aperfeiçoamento em relação ao sistema totalmente fechado, um pára-choques deste tipo ê limitado na sua capacidade de absorção de energia, porque 0 ar ê transferido para 0 tamque e a pressão aumenta dentro desj-te?e 0 próprio pára-choques resiste a uma maior compressão.

β Pára-choques que absorvem energia mas que são não pneumáticos, consistem geralmente numa estrutura com a forma dé involúoro elastomSrico que ê fixada no veiculo inlui uma pluralidade de nervuras de reforço verticais no seu interior, que são projectadas para absorver a energia de um embate· Comforme será em seguida debatido com mais detalhes mais abaixo na presente mêmória deaaoritiva, ainda que seja eficaa para determinadas aplicações, as caracteristicas de absorção de energia dos citados pára-choqués são bastante limitadas e somente se eles forem fabricados com extraordinariamente grandes dimensões difíceis de manejar é que eles seriam adequados para os impactos de veículos de maior velocidade.

Descrição resumida da invenção

Constitui portanto, um objeotivo primário da presente invenção proporcionar um pára-choques que absorve a energia que seja mais eficaz,

Cm outro objeotivo da presente invenção consiste em proporcionar um pára-ohoques para veículos, tal como acima se refere, o qual proporcione a protecção contra embates a maiores velocidades dos veículos e que todavia,.’.tem um tamanho e um peso convenientes.

Ainda um outro .objeotivo da presente invenção reside em proporcionar um pára-choques para veículos do tipo acima referido, que pode oferecer protecção contra impactos a menores velocidades do veículo economicamente.

Estes e outros objectivos da presente invenção, que se tornar adi evidentes na descrição seguinte, sao alcançados pelos meios a seguir descritos e reivindicados·

Em geral, o pára-choques absorvedor de energia inclui um mddulo elásto— mérico que possui uma face de impacto dianteira que se prolonga longitudinalmente com paredes guperior e inferior que se prolongam geralmente para os lados a partir delas· Uma placa de suporte traseira, que po de ser ligada a um -veículo, encaixa nas paredes superior e inferior do 4 1

módulo. 0 módulo inclui também uma pluralidade de nervuras longitudinalmente distanciadas que se prolongam lateralmente a partir da faoe de impacto e ao longo da parede inferior, em direcção à placa traseira de suporte mencionada» 0 módulo absorve a energia de um impacto contra a face de impacto por uma distorção das paredes e nervuras e por meio de enourvameato e subsequente deflexão da longarina.

Breve desorioão dos desenhos A Figura 1 é uma vista em corte de um pára-choques absorvedor de energia tipico do anterior estado da técnica, J A Figura 2 é uma ourva que representa a força de impacto espressa em libras, em função da deflexão do pára-choques exepressa em polegadas, nos ensaios realizados no pára-choques do actual estado da técnica da Figura 1. A Figura 3 é uma vista em corte, fragmentada, feito substanoialmente ao longo da linha 3-3 da Figura 4, que mostra a parte traseira de um módulo do pára-ohoques de acordo com a presente invenção» A Figura 4 é uma vista em corte feito substancialmente ao longo da linha 4-4 da Figura 3· A Figura 5 é uma curva que representa graficamente a força de impacto em libras, em função da deflexão do pára-ohoques expressa em polegadas, nos ensaios realizados com o pára-choques de acordo com a presente invenção, representado nas Figuras 3 e 4·

As Figuras 6 a 8, inclusivé, são vistas ©m corte, esquemáticas do pá-ra choques de acordo com a presente invenção semelhante ao da Figura 4 e que o mostram, sequencialmente, a deformação do pára-choques ápós o impacto»

Forma de realização preferida da invenção

Para se apreciar completamente a importância da concepção do pára-cho-ques de acordo com a presente invenção, é vantajoso estudar o pára-choques do actual estado da técnica conforme está representado na Figura 1. 0 pára-choques do actual estado da técnica ê indioado genéricamente pelo ndmero de referência 10 e inclui uma placa traseira metálica 11 que pode ser montada na parte dianteira ou traseira de um veiculo, A plaoa traseira 11 suporta um módulo de pára-choques,genericamente indioado pelo nfimero de referência 12, o qual inclui uma face dianteira de impacto 13 e parados superior e inferior 14 e 15, respec-tivamente. A extremidade traseira das paredes 14 e 15 são encaixadas em ranhuras 16 da placa 11 e ligadas à citada placa. Uma pluralidade de nervuras verticais geralmente com a forma de 0 17 são espaçadas longitudinalmente dentro do módulo 12 e prolongam-se para trás,desde a faoe de impacto 13 e ao longo das paredes superior e inferior 14 e 15* 0 pára-choques 10 é também representado como tendo painéis superior e inferior 18 com nervuras de reforço 19 que se prolongam até às paredes superior e inferior 14 e 15* Estes painéis têm primariamente uma finalidade estética e, em geral,não desempanham qualquer papel nas oaraoterístioas de absorção de energia do sistema*

Pretende-se que a energia absorvida pelo pára-choques do estado actual da técnica 10, ou de qualquer pára-choques ahsorvedor de energia, seja igual à energia cinética do veículo, ou seja, que a energia total absorvida dene ser igual ao trabalho efectuado para a paralizaão do veículo. Este trabalho é igual á força entre o pára-ohoques e um objec-to, com que ohooa multiplicada pela distância de reflexão do pára-choques necessária para reduzir a velocidade do veículo zero.

Os resultados dos ensaios realizados com o pára-choques do estado actual da técnica 10 estão apresentados na Tabela X, '6 «

Tabela I

Velocidade (mi) 0,5 Módulo Deflexão (Polegadas 0,72 Força por Impacto (libras) 400 1,0 1,10 850 1,5 1,38 1400 9 o 1,62 2200 2,5 1,84 3400 3,0 2,06 4900 3,5 2,30 7600 4,0 2,47 10800 4,5 2,70 I5OOO 5,0 2,96 I85OO A tabela I mostra que um veículo equipado com um pára-choques de acor· do com o estado actual da técnica, 10 embateu num objecto com aumentos de velocidade de meia milha por hora entre meia milha e cinoo milhas por hora. A defleção do módulo e a força do impacto foram medidas. Visto que se constatou que forças de cerca de 20 000 libras danificam o veículo, a Tabela I mostra que um impaoto a uma velocidade de cerca de cinco milhas por hora ê o mázimo suportado pelo pára-choques 10 do actual estado da técnica.

Um gráfico dos dados da tabela I, ou seja, que representa a força em libras em função da reflexão em pulgadas, está ilustrado na Figura 2. A área por baixo da curva resultante é igual ao trabalho realizado ou à energia absorvida pelo pára-choques do actual estado da técnica. A fim de realizar mais trabalhos, isto e,absorver mais energia, a curva ideal consistiria em forças mais elevadas com deflexões menores, sej-

7 J

4 guidas por forças 'bastante consistentes com deflexões maiores, a fim de maximizar a área por baixo da curva, cu seja, o trabalho· Conforme será demonstrado na presente memória descritiva, o pára-choques de acordo com o oonceito da presente invenção absorve energia que se apro xima da situação ideal· A configuração do conjunto do pára-choques de acordo oom a presente invenção está melhor ilustrada nas Figuras 3 e 4f e á indicada genéri·· camente pelo ufimero de referência 20· 0 conjunto de pára-choques 20 inclui uma placa de suporte traseira 21 que se prolonga longitudinalmente, tendo flanges 22 dirigidas para dentro para montagem da placa 21 na parte dianteina ou traseira de um veículo, com o uso de meios adequados, como parafusos ou semelantes. A placa 21 possui também ranhuras superiores e inferiores 23, nas quais como será descrito a seguir, se encaixa o módulo -de pára-choques indicado geréricamente com o ndmero de referência 24· Ά placa 21 é preferivelmente feita de alumínio mas pode ser feita de cuase todos os materiafe metálicos· 0 módulo 24 do pára-choques inclui uma face de impacto 25 geralmente vertical, oposta à placa de suporte 21, com uma parede superior 2ó e uma parede inferior 27 que se prolongam geralmente no sentido lateral, na direcção da placa de suporte 21· As extremidades das paredes 26 e 27 são dotadas com uma área de rebordo 28 de espessura reduzida, que se ajusta dentro das ranhuras 23 da placa 21 e são retidas por meio de uma pluralidade de quaisquer dispositivos de fixação adequados, tais como parafusos de auto atarrachamento ou semelhantes· 0 módulo 24 é também ilustrado possuindo painéis superior e inferior 29 com nervura de reforço 30 que se prolongam até às paredes 26 e 2?e Os pai·, neis 29 são geralmente instalados com finalidade estêctica e não têm qualquer função nas características de absorção de energia do pára-cho ques·

Uma pluralidade de nervuras superiores 31 são espaçadas longitudinal-mente ao longo .do módulo 24 e prolongam-se lateralmente para dentro desde a face de impacto 25 e ao longo da parede superior 26 na direo-cão da placa de suporte 21 e terminam precisamente um pouco antes des··

ta placa. As nervuras estão ilustradas como sendo orientadas vertica] mente mas o pára-choques 20 funciona com eficácia mesmo se as citadas nervuras fossem orientadas de forma diferente, por exemplo, em angulo. Uma pluralidade de nervuras inferiores 32 são espaçadas longitudinal»·· mente de modo semelhante,ao JLengo do módulo 24» ou seja, elas estão longitudinalmente alinhadas com as nervuras 31· As nervuras 31 prolon-gam-se lateralmente para dentro, desde a face de impacto 25 ® ao longo da parede inferior 27, na direcção da placa de suporte 21, terminail do justamente um pouco antes desta placa 21, As nervuras 32,como as nervuras 31, estão representadas como estando orientadas verticalmente, mas poderiam igualmente estar em ângulo, sem influenciarem de forma significativa a eficácia do pára-choques 20. i Tantfse nervuras superiores 31 como as nervuras inferiores 32 estão re- i j presentadas termiaando justamente um pouco antes do centro da face de I impacto 25» deiohando um pequeno espaço 33 entre elas, no centro da face de impacto 25· Um guiamento 34 geralmente horizontal é colocado longitudinalmente ao longo da face de impacto 25 e prolonga-se lateral, mente para trás, deiohando um pequeno espaço 33, na direcção da placa de suporte 31, terminando justamente pouco antes da citada placa 31· 0 modo como o pára-choques 20 actua para ahsorver energia de impacto sohre a face 25 ó melhor representada nas Figuras 6 a 8, inclusive, as quais ilustram a deformação sequencial do pára-choques apôs o impacto· A Figura 6 mostra o módulo 24 logo após o impacto com o guie·? mento horizontal 34 começando precisamente a encaixar a placa traseira 21* Neste ponto, basicamente apenas as nervuras superiores e inferiores 31 e 32 justamente com as paredes 26 e 27 actuaram para ahsorver a força e, cano se mostra na Figura 6, começam a distorcer-se ou, em geral, a abaular para fora, A folga entre a extremidade do guiamento horizontal 34 6 a placa traseira 21 está compreendida originalmente de preferência, no intervalo entre 12,7 mm β 38,1 mm (meia polegada e uma polegada e meia) e, assim, a Figura 6 representaria a deflexão do pára-ohoques nesse intervalo·

Neste momento o guiamento horizontal 34 recebe , ou seja, substancial·· mente ajuda as nervuras superiores e inferiores 31 e 32 e as paredes 26 e 27 a absorverem o impacto* Desta maneira, comforme se mostra na Figura 7» o guiamento 34 come çàr-aarquear à medida que as nervuras 31 e 32, assim como as paredes 26 e 27, se distendem mais aindae Neste ponto, o espaço 33 assume uma importância significativa pelo facto de dar ao guiamento 34 a possibilidade de se dobrar. Se o guiamento 34 estivesse demasiadamente confirmado, produzir-se-iam forças indesejáveis. A Figura 8 ilustra o módulo 24 na sua deformação máxima* Conforme está ilustrado, as nervuras 31 e 32, assim como as paredes 26 e 27 estão totalmente distendidas e as forças sobre a guiamento 34 obrigaram--no a deflectir para dentro desta área distendida* Devido ao facto de ser importante que o friso 34 seja capaz de se deflectir livremente para a posição representada na Figura 8, à altura do módulo deve ser suficiente para acomodar o guiamento defléctido, sem restrição0 Deste modo, ou seja, a altura da face de impacto 25 deve ser igual a cerca de 2 vezes o comprimento do guiamento 34, para garantir pleno espaço para o guiamento quando -módulo está na posição de total deformação como se mostra na Figura 8. A eficácia do pára-choque 20 amplamente aperfeiçáda em relação ao pa-rá-choques 10 do estado actual da técnica ê melhor ilustrada pelo gráfico da Figura 5, o qual se baseia nos ensaios realizados com o pâra--choques 20, cujos-resultados estão indicados na seguinte Tabela II,

Tabela ΙΪ MÔ&ulo Força do :1o cidade Deflexão Impacto WH) (pnhsadas) (libras) 3,5 X 916 13520 4,0 1,36 13260 4,5 1,68 13520 5,0 1,94 13260 5,5 2,30 13000 6,0 2,72 13000 6,5 3,14 13780 7,0 3,68 14820 7,5 4,30 16900 8,0 4,38 20280 A Tabela II mostra que um veiculo equipado com pará-choques 20 embatei num objecto com velocidade crescente de meia milha por hora entre três milhas e meia e oito milhas por hora* Mediram-se a deflexão do modo e a força do impacto· 0 gráfico resultante, Figura 5, prontamente demonstra que o pára-cho-ques 20 realisa mais trabalho, isto ê, absorve mais energia, de que o pára-choques do estado actual da técnica. Be facto, a curva da Figura 5 aproxima-se da curva ideal com forças mais elevadas a deflexões menores, seguidas forças bastante consistentes a maiores deflexões, maximizando dessa forma a área sob a curva, ou seja, o trabalho.

Além disso, outras comparações entre a Tabela I e a Tabela II e entre a Figura '2_ e a Figura 5 demonstram a natureza aperfeiçoada do pára-— -choques 20« Uo estado actual da técnica, o limite superior de força 11

* > •L*" aceitável ou seja, 20 000 libras, foi quase atingido no caso dum impacto a cinco milhas por hora, enquanto o pára-ctaques 20 pode resistir a impactos de quase oito milhas por hora, sem exceder o referido limite. Além disso, existe uma melhoria aproximada máxima de duas milhas por hora na eficácia do pára-choques, quando se comparam as polegadas da deflexão a tres milhas e meia por hora apresentada na Tabela I e a cinco milhas e meia por hora referida na Tabela II. Por outras palavras para a mesma deflexão, o pára-choques 20 pode resistir a um impacto a uma velocidade duas milhas por hora superior. Desta maneira, pode pro-jectar-se um pára-choques menor, mas mais eficiente, de acordo com as indicações em cima expostas e que irá resistir ao mesmo impacto como os pára-ohoques do estado actual da técnica.

Embora a natureza exacta do material do pára-ohoques 20 não seja critica para a presente invenção, ê importante que o módulo 24 oom as suas paredes 26 e 27, nervuras 31 e 32 e o guiamento 34 sejam de um material elastomérico, preferivelmente de poliuretano.

Ainda que as propriedades especificas de um poliuretano escolhido pos-· sam variar conforme a aplicação e o ambiente em que a pára-choques po-· de ser utilizado, é vantajoso um poliuretano com excelentes propriedades de alongamento e de resistência ao impacto que permitam uma defor-· mação significativa sem danificações. As propriedades típicas de um poliuretano desse tipo incluem uma resistência à atraçção de cerca 2 de 217 kg/cm (3100 psi) um alongamento à ruptura de 330%, um resistêne 2 cia à ruptura de 42kg/cm (600)psi), uma doreza Shore B40 e um módulo de flexão de 1050 kg/cm2 (15000 psi) a 22°0 (72° F).

As dimensões exactas dos diversos componentes do pára-choques 20 não são inteiramente criticas em relação às dimensões globais, por exemplo, variam conforme a aplicação especifica. B claro que, como já foi demonstrado acima na presente memódia descritiva, a pára-choques 20 pode ser menor e portanto com menos peso e menores custos, do que o pá-ra choques do estado actual da técnica e absorver um impacto a igual velocidade.

0 pará-choques 20, sobre o qual se realizaram os ensaios indicados na Tabela n e Figura 5» poderia ser considerado representativo das di- Λ» 3- mensoes típicas ¢0 para-choques 20. 0 mencionado pára-choques incluía um módulo 24,o qual tinha uma face de impacto 25, com cerca de 25,4 cm ( 10 polegadas ) de altura e uma profundidade, isto e, a distancia entre a face de impacto e a placa traseira 21, igual a cerca de 15,2 cm ( seis polegadas )· As paredes superior e inferior 26 e 27 tinham uma espessura de cerca de 12,7 mm ( meia polegada ) tal como o guiama± central 34,0 qual tinha cerca de 13,3 cm ( cinco polegadas e um quartel de comprimento. As nervuras 31 e 32 tinham 6,4 ( um quarto de polegada de espessura ) e eram espsçadas longitudinalmente ao longo do módulo com afastamentos centrais de 21, 6 cm ( oito polegadas e meia). A distancia 33 entre as nervuras 31 e 32 era igual a cerca de 2,5 cm ( uma polegada ) para proporcionar ao guiamento 34» que tinha uma espe sura de 1,27 cm ( meia polegada, ) espaça suficiente para se deflectir livremente conforme foi anteriormente descrito.

Ainda que todas as citadas dimensões possam ser consideradas como sendo as ideais, deve-se apreciar qué elas poderiam variar um pouco, sem afastamento do ispíri&o desta, invenção. Gonstatou-se, no entanto, que se 0 guiamento 34 tiver uma espessura maior do que a espessura preferida de 1,27 cm ( meia polegada ), as forças de impacto produzidas tor-nam-se demasiado elevadasj e se for muito mais fino, é absorvida uma energia insuficiente e o curso do nódulo torna-se inadequado. Ho entanto a espessura do guiamento 34 pode variar um pouco consuante a aplicação, especial do pára-choques, ou seja, consuante, por exemplo, 0 peso do veículo, a sua possibilidade de velocidade e factores semelhante.3.

Ainda que 0 texto acima descreva a forma de realização preferida da presente invenção, as suas indicações não devem ser consideradas como restritivas. Realizações alternativas, as quais utilizam as indicações acima expostas, devem situar-se dentro do âmbito e do espírito da presente invenção. Alêm disso, do texto acima deve ficar evidente que um pára-choques produzido de acordo com 'os «onçeitos/da -presente inven- ! ção irá aperfeiçoar substáncialmente a têonioa dos pára-choques absor-vedores de energia e assim alcançar os objectivos da presente invenção

Claims (2)

1. i · 13

   SBIYIOI CAQ035S 1*- Pára-choques absorve dor de energia,, para veículos automóveis, carac-terizado pelo facto de compreender um módulo elástomérieo que tem uma face de impacto dianteira que se prolonga longitudinalmente e paredes superiores e inferiores que se prolongam geralmente em sentido lateral désde a citada face de impacto$ uma placa de suporte traseira que se pode ligar ao veículo e que encaixa nas referidas paredes inferior e j superiorj incluindo o mencionado módulo também uma pluralidade de pri-| i meiras nervuras longitudinalmente distânciadas, que se prolongam de uma forma geralmente lateral desde a citada face de impacto e ao longo da referida parede superior, na direcção da citada placa de suporte traseira, uma, pluralidade de segundas nervuras longitudinalmente dis-tânoiadas de modo semelhante, que se prolongam de uma forma,'geralmente lateral desde a referida face do impacto e ao longo de citada parede inferior na direcção da mencionada placa de suporte traseira; e um guij-amento longitudinal que se prolonga'de um modo geralmente lateral des-j de a referida face de impacto entre as citadas pluralidades de primei; ras e segundas nervuras e na direcção da mencionada placa de suporte traseira, de forma que o citado módulo absorve a energia de um impacto contra a mencionada face de impacto mediante a disturção das citadas paredes e nervuras e pelo arqueamento e subsequente deflexão do referido guiamento· 2*- Pará-ohoques absorvedor de energia .de acordo oom a reividdicaçao 1, caracterizado pelo faoto de existir um espaço entre as citadas primeiras e segundas nervuras ao longo da referida face de impacto e o j mencionado guiamento se prolongar desde o citado espaço sobre a referij-da face de impacto, para proporcionar ao citado guiamento liberdade a-l dicional para se arquear durante o impacto*

   3»- pára-choques ahsorvedor de energia, de acordoeomareivindicação ij, caracterizado pelo facto de o citado guiamente terminar lateralmente j pouco antes da citada placa de suporte traseira. i 4*- Pára-choques afisoivedor de energia, de acordo com a reivindicação 3» caracterizado pelo facto de o espaço entre a extremidade do referido guiamento e a citada placa de suporte traseira estar compreendida no intervalo entre 12,7 milímetros ( meia polegada) e 38,7 milímetros (umã polegada e meia) · |
2. 5·- Pára-choques ahsorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de o comprimento lateral do citado guiamen·-- to ser igual a cerca de metade da altura da mencionada face de impacto > 6*-Pára choques ahsorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as citadas primeiras nervuras terminarem lateralmente pouco antes da referida placa de suporte traseira, ao lon·-go da mencionada parede superior, e as referidas segundas nervuras terminarem lateralmente próximo da citada parede inferior. 7*- Pára-choques ahsorvedor de energia de acordo com a reivindicação. 1 oaraoterisado pelo facto de as referidas primeiras e segundas nervuras serem geralmente orientadas verticalmente ao longo da mencionada face de impacto. 8»- Pára-choques ahsorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de as citadas primeiras nervuras serem longitudinalmente alinhadas oom as referidas segundas nervuras.

   φ 9a- Pára-choques absorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido módulo ser feito de um material de poliuretano. 10a- Pára-choques absorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o comprimento lateral do citado guia-mento ter aproximadamente metade da altura da referida face de impacto. 11a- Pára-choques absorvedor de energia, de acordo com a reivindicaçai 10, caracterizado pelo facto de existir um espaço com cerca de 2,54 centímetros ( uma polegada) entre as mencionadas primeiras e segundas nervuras, ao longo da referida face do impacto. 12a- Pára-choques absorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de o referido guiamento ter cerca de 12,V milímetros ( meia polegada ) de espessura e se prolongar a partir do citado espaço 'na referida face de impacto, lateralmente na direcção da mencionada placa de suporte traseira. 13a- Pára-ohoques absorvedor de energia, de acordo com reivindicação 12, caracterizado pelo facto de as citadas paredes superior e inferior terem aproximadamente 12,7 milímetros [ meia polegada ) de espessura0 14a- Para-choques absorvedor de energia, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de as referidas primeiras e segundas nervuras terem, aproximadamente 6,4 milímetros ( um quarto de polegada ) de espessura. Lisboa, 5 de Março de 1990 0 Agente Oficial da Prupriedade Industrial /Ll_ A i- jtu I í