BR112016029101B1

BR112016029101B1 - Chassi de veículo, veículo e método de formar um chassi de veículo

Info

Publication number: BR112016029101B1
Application number: BR112016029101-8A
Authority: BR
Inventors: Ian Gordon Murray; Frank Coppuck
Original assignee: Gordon Murray Design Limited
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2023-04-18
Also published as: KR20170023830A; TR201908739T4; HUE043946T2; CA2951774C; US10377422B2; BR112016029101A2; US20170129541A1; EP3160829B1; CA2951774A1; CN106458267B; GB2527589B; GB201411454D0; ES2731805T3; CN106458267A; GB2527589A; MX2016016325A; EP3160829A1; JP2017522216A; WO2015197761A1; PL3160829T3

Abstract

ESTRUTURA DE CHASSI DE VEÍCULO. Em uma estrutura, como aquela descrita em WO2009/122178, é necessário fornecer uma ligação adesiva entre painéis compostos e a estrutura tubular. Foi descrito um chassi de veículo compreendendo uma estrutura de elementos metálicos de seção tubular interconectados e vários painéis compostos, cada painel sendo ligado de modo adesivo a vários elementos metálicos, em que pelo menos uma ligação entre um painel composto e um elemento metálico é formado por uma formação arqueada integral com e se estendendo a partir de uma borda de uma seção planar do painel composto e encaixando em torno de um exterior do elemento metálico, e uma camada de adesivo ao longo do espaço entre os mesmos se estendendo substancialmente a partir da borda da seção planar através de uma parte de, mas menos que a extensão angular completa da seção arqueada. Também foi descrito um método de formar um chassi de veículo compreendendo as etapas de montar uma estrutura de elementos metálicos de seção tubular, fornecer vários elementos compostos, pelo menos um dos quais tem uma seção planar e, em uma borda do mesmo, uma formação arqueada correspondendo substancialmente com um perfil externo de um elemento metálico, aplicar um friso (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a estruturas para uso como chassi de veículo.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Em nosso pedido de patente anterior publicado como WO2009/122178, foi descrita uma nova estrutura para um chassi de veículo em que uma estrutura tubular é reforçada com painéis compostos ligados na estrutura. Isto cria um chassi leve e rígido que, contudo, tem boa resistência ao impacto, fornece pontos fortes estáveis para suspensão e montagens de motor (etc.), e pode ser fabricado de modo pouco dispendioso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] Em tal estrutura, é necessário fornecer uma ligação adesiva entre o painel composto e a estrutura tubular. Para manter os custos baixos para formar a estrutura, pelo menos alguns dos elementos tubulares são de uma seção circular a fim de permitir o uso de métodos de curvatura de tubo digital em 3D para formá-los no formato. Isto significa que a ligação entre o painel e o tubo deve ser ao longo do arco da superfície externa de tubo. Como esta ligação é uma parte importante da resistência mecânica do chassi como um todo, um aperfeiçoamento na confiabilidade e resistência desta ligação seria útil.

[004] A presente invenção, portanto fornece um chassi de veiculo compreendendo uma estrutura de elementos metálicos de seção tubular interconectados e vários painéis compostos, cada painel sendo ligado de modo adesivo a vários elementos metálicos, em que pelo menos uma ligação entre um painel composto e um elemento metálico é formado por uma formação integral com e se estendendo a partir de uma borda de uma seção planar do painel composto e encaixando em torno de um exterior do elemento metálico, e uma camada de adesivo ao longo do espaço entre os mesmos se estendendo substancialmente a partir da borda da seção planar através de uma parte de, mas menos que a extensão angular completa da seção arqueada.

[005] A invenção também fornece um método de formar um chassi de veiculo, compreendendo as etapas de montar uma estrutura de elementos metálicos de seção tubular, fornecer vários elementos compostos, pelo menos um dos quais tem uma seção planar e, em uma borda do mesmo, uma formação arqueada correspondendo substancialmente com um perfil externo de um elemento metálico, aplicar um friso de adesivo ao longo da formação arqueada a uma profundidade predeterminada e cobrindo uma extensão angular da formação arqueada que é menor que a extensão completa, colocar junto o elo menos um elemento composto e um elemento metálico de modo que o elemento metálico assenta dentro da formação arqueada e um espaçamento entre eles é menor que a profundidade predeterminada.

[006] As seções tubulares podem ser ocas a fim de reduzir o pe so do chassi.

[007] Em geral, os painéis compostos são relativamente grossos a fim de fornecer as propriedades mecânicas exigidas. A formação arqueada é, em uso, aderida ao elemento tubular metálico e, portanto pode ser mais fina que a seção planar.

[008] A formação arqueada de preferência tem uma primeira bor da livre e uma segunda borda que é contígua com a seção planar; neste caso, preferimos que o friso de adesivo seja aplicado na seção arqueada mais perto da segunda borda que na primeira borda.

[009] O espaçamento entre o elemento metálico tubular e a for mação arqueada é de preferência significantemente menor que a profundidade predeterminada, tal como 50% ou menos, mais preferivel- mente 40% ou menos, e ainda mais preferivelmente um valor nominal que é menor que 30% da profundidade predeterminada.

[0010] A presente invenção também se refere a um veículo compreendendo um chassi como explicado acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] Uma modalidade da presente invenção será agora descrita por meio de exemplo, com referência às figuras anexas em que:

[0012] a figura 1 mostra uma estrutura de chassi composto;

[0013] figura 2 mostra uma parte do chassi da figura 1 em mais detalhe;

[0014] as figuras 3, 4, 5 e 6 mostram etapas sequenciais em fixar o painel composto na seção tubular;

[0015] a figura 7 mostra o efeito de uma abordagem muito próxima pelo painel composto na seção tubular; e

[0016] a figura 8 mostra o efeito de uma abordagem insuficiente próxima pelo painel composto na seção tubular.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES

[0017] A figura 1 mostra uma construção de armação tubular usa da na fabricação de chassi de veículo como descrita em nossa publicação anterior Wo2009/122178. A estrutura de armação 10 compreende uma série de 4 elementos longitudinais, dois elementos 12 e 14 no lado esquerdo do veículo e dois elementos 16, 18 no lado direito do veículo. Os elementos em cada lado respectivo são conectados por meio de vários elementos de elevação 20, 22 e elos elementos longitudinais inferiores 14, 18 dos dois elevando para a parte traseira do carro de modo a encontrar com o elemento superior correspondente 12, 16. Este perfil de elevação também cria um espaço 24 na parte traseira do carro para acomodar a engrenagem de deslocamento traseira. Igualmente, na rente do carro todos os quatro elementos longitudinais incluem curvas de modo a desviá-los para dentro na linha cen-tral do carro e criar um espaço 26 para a engrenagem de deslocamento dianteiro.

[0018] Para manter os elementos longitudinais 12, 14, 16, 18 no espaçamento correto, são fornecidos elementos transversais tais como aqueles mostrados em 28, fixados nos elementos longitudinais e se estendendo transversalmente através do veículo. Assim a estrutura de armação tubular é obtida.

[0019] Estes tubos são tubos de parede fina de aço (alumínio) de diâmetro grande, e curvados por processos de CNC (controle numérico de computador). As extremidades do tubo podem correntemente ser perfiladas por aparelho de laser CNC seguido por curvatura CNC e solda robótica. Como resultado, a estrutura de aço do chassi pode ser construída a partir de seções de tubulação, que são obtidas a partir de tira de aço alongada. Isto é intrinsecamente simples de produzir, curvar e soldar em uma forma de tubo de aço, quando oposto a um chassi de aço pressionado convencional que exige um lingote de aço grande único a ser forjado no formato necessário. O desperdício de material e a energia exigida para formar e montar a armação tubular, portanto é muito menor que a prensagem de aço equivalente.

[0020] A estrutura multitubular criada desta maneira é em grande parte auto-jigging, portanto exigindo partes adicionais mínimas para construção. Uma vez que a estrutura foi moldada, a proteção externa e interna para o aço exposto pode ser aplicada por meio de um banho químico adequado.

[0021] O chassi ilustrado aqui por meio de exemplo é destinado ao uso em relação a um veículo de transporte pessoal de três assentos como ilustrado (por exemplo) em nosso pedido de patente anterior número WO2008/110914. Consequentemente, a estrutura fornece áreas dos pés 30, 32 para os dois passageiros traseiros e uma área de assento 34 para o motorista posicionado centralmente. No entanto, outros desenhos e layouts de veículo poderiam ser atendidos no desenho.

[0022] Um aro de rolo de aço 36 é fornecido na parte traseira do chassi, se estendendo para cima a partir de e formando parte da estrutura 10. Um par de elementos longitudinais superiores 38, 40 se estende para trás do aro de rolo 36 e assim suportado por escoras 42, 44. O aro de rolo 36 é acomodado dentro de um par de soquetes 46, 48 que foram soldados previamente nos elementos longitudinais 12, 16; isto oferece uma localização segura para o aro de rolo 36. Os elementos laterais 38, 40 se estendem para trás a partir do aro de rolo e fornecem um meio de montar nos painéis de copo traseiros. Para esta estrutura de armação tubular completa, uma folha rígida 50 e então adicionada.

[0023] A folha rígida 50 tem dois propósitos principais. Um é para reforçar a estrutura multitubular transmitindo cargas entre os elementos tubulares, desse modo aumentando a rigidez da estrutura como um todo e aperfeiçoando sua resistência ao choque. Para este fim. A folha é feita de um material composto rígido adequado. Vários materiais compostos são adequados incluindo composto de fibra de carbono. Composto de fibra Kevlar, composto de fibra de vidro, e outros materiais compostos, tais como compostos de matriz de metal. Um material composto especialmente adequado é um compreendendo um núcleo de um material e um revestimento de um segundo material; núcleos adequados incluem materiais a base de papel e revestimentos adequados incluem materiais plásticos reforçado com fibra.

[0024] Em suporte de sua tarefa de reforço, a folha é também for mada em um formato não plano de modo que pode oferecer rigidez contra torção. Uma folha plana obviamente somente oferece uma alta rigidez de torção em torno de um eixo, enquanto uma folha com curvas compostas (isto é, curvas em mais que um eixo não paralelo) pode oferecer rigidez substancialmente em todas as dimensões. Para obter o mesmo efeito, a folha 50 pode ser feita de várias seções menores que são individualmente fixadas na estrutura 10 a fim de construir um formato não plana.

[0025] O propósito secundário da folha 50 é fornecer uma estrutura interna ao veículo, cobrindo as aberturas entre elementos tubulares. Assim, a folha ou folhas são moldadas de acordo com um formato composto que é conveniente para o layout pretendido do veículo. Partindo da parte traseira 52 do veículo, existe um painel plano 54 que atua como uma prateleira ou (neste caso) como o chão de uma área de carga sobre um compartimento de motor montado na traseira, então uma curva descendente 56 para fornecer um encosto de assento inclinado para os passageiros do assento traseiro. Depois de curvar para cima novamente para fornecer os encostos de assento traseiro 60, as partes externas da fola 50 então se curva para baixo para fornecer região de pés 30, 32 para os passageiros de assento traseiro. Uma parte central se estende para frente como uma formação de saliência 34 para suportar um assento do motorista montado centralmente; isto, junto com painéis laterais verticais tanto no lado dos pés e painéis laterais quanto no lado dos assentos traseiros, fornece uma curvatura composta tridimensional para a folha 50.

[0026] Recessos são formados na folha 50 em localizações que corresponde a seções tubulares na estrutura 10. Estes permitem a folha 50 seguir e conformar com o formato de partes da estrutura 10 e ser ligada a ela, por exemplo, por meio de um adesivo de engenharia adequando tal como resina epóxi. Isto permite que forças sejam transferidas entre a estrutura 10 e a folha 50, desse modo permitindo que a folha 50 contribua para a rigidez e resistência ao choque do chassi. Assim, os recessos na folha 50 se curvam em torno de um tubo da estrutura 10 e são ligados para o tubo relevante de modo que a folha 50 e a estrutura 10 formam uma estrutura de mancal de carga único na qual o motor, engrenagem de deslocamento, acabamento interno e externo etc. podem ser encaixados.

[0027] A figura 2 mostra uma seção do chassi para a seção inferior esquerda dianteira 62 em mais detalhe, mostrada em uma orientação invertida para auxiliar com a montagem. A estrutura de aço 10 nesta região inclui os elementos longitudinais de seção circular 12, 14, que foram curvados no formato necessário, junto com um elemento de elevação de seção quadrada 64 que carrega um número de pontos de fixação 66 para acessórios tais como componentes de frenagem, componentes de direção e carroceria, e um elemento de topo de seção quadrada 68 que juntos formam a parte local da estrutura.

[0028] O painel composto 50 cobrindo esta parte da estrutura 10 é uma seção vertical estendendo entre os elementos longitudinais 12, 14. Tem uma seção central 70 que é em geral planar em que se estende diretamente de um elemento longitudinal 12 para outro elemento 14, mas que também tem curvas suaves para combinar as curvas 72 nos elementos longitudinais 12, 14. As bordas do painel 50 que se deslocam adjacentes aos elementos longitudinais 12, 14 são formadas em seções arqueadas 74, 76 que são curvadas de modo a serem substancialmente concêntricas com as faces cilíndricas externas dos elementos longitudinais de seção tubular 12, 14. Cada seção arqueada arqueia em torno da superfície externa do elemento longitudinal através de um ângulo entre 90° e 135°. Para ajudar com isto, cada um começa com uma curva de 45° 78 para fora do plano (local) da seção central 70.

[0029] A seção central 70 inclui uma parte mais espessa 80 para fornecer o painel com a rigidez necessária. Isto pode incluir vazios tal como uma estrutura de colméia a fim de minimizar o peso do painel. Para criar bordas limpas e ambientalmente resistentes no painel, é formado um aro não do tipo colméia, mais fino, em torno da borda, e as seções arqueadas 74, 76 são moldadas neste aro mais fino.

[0030] Um pequeno espaçamento é mantido entre as seções arqueadas 74, 76 e as faces externas dos elementos longitudinais 12, 14, em que uma camada 82 de adesivo de resina epóxi é intercalada na maneira a ser descrita abaixo. Isto liga o painel 50 na estrutura 10 e contribui a rigidez e resistência do chassi.

[0031] As figuras 3 a 6 mostram etapas sequenciais em aderir o painel 50 nos elementos longitudinais 12, 14, ilustrado a fixação ente o painel 50 e o elemento 12. Um friso 84 de adesivo de resina epóxi é aplicado na face interna 86 da seção arqueada 76. De modo importante, o friso 84 somente cobre uma subseção da face interna 86 e não cobre o todo da face interna. O friso é ligeiramente maior que é larga em sua base, e afunila para sua ponta exposta de modo a ser cerca de metade da largura em sua ponta que em sua base. O friso ilustrado tem dimensões nominais de 10 mm de largura na base, 5,4 mm de largura em sua ponta, e 11,5 mm de profundidade, mas obviamente existirá alguma variação na prática devido à natureza viscosa da resina. O friso 84 é localizado na seção arqueada 76 mais perto da curva 78 que da borda livre 88.

[0032] Com o friso adesivo 84 em posição, o painel 50 é colocado para o elemento longitudinal 12 na direção da seta 90. A figura 4 ilustra o ponto em que a ponta do friso 84 encontra a superfície externa do elemento longitudinal 12; como resultado da profundidade relativamente grande e largura relativamente estreita do friso, a ponta encontra a superfície externa em uma localização angular 92 no elemento longitudinal 12 que é deslocado da localização angular na base do friso na seção arqueada 76. Assim, como o movimento do painel 50 continua na direção da seta 90, o friso 84 é espalhado através da superfície externa do elemento longitudinal 12 e a superfície interna da seção ar- queada 76. Este processo de espalhamento elimina ar naturalmente, quando oposto a uma camada plana simples de adesivo encontrando a superfície de frente, e assim cria uma boa ligação com ambas as superfícies.

[0033] Uma vez que o painel 50 foi movido para sua posição no minal (figura 6), o primeiro friso foi espalhado na camada 82 de adesivo que pode então ser levada para curar. Idealmente, o painel 50 será suportado em posição durante pelo menos uma parte inicial deste processo de cura. O contato íntimo entre a camada de resina 82 e as superfícies adjacentes criadas por este método de montagem assegura uma ligação forte.

[0034] A figura 6 mostra a junta montada em sua posição nominal ou pretendida com (neste exemplo) um espaço de 3 mm entre a seção arqueada 76 e o elemento longitudinal 12, parcialmente preenchido com a camada de resina 82. Grosseiramente, metade da extensão angular da sobreposição entre o painel 50 e o elemento longitudinal 12 é preenchida com a camada adesiva de resina 82, deixando cerca de metade da sobreposição de 90° com um espaço de ar 94 entre as duas partes.

[0035] A figura 7 mostra o efeito de uma abordagem mais próxima da seção arqueada 76 e o elemento longitudinal 12, na forma do espaço mínimo entre as duas partes para assegurar a operação apropriada do adesivo, neste exemplo 1,5 mm. A abordagem mais próxima comprime a resina na seção previamente não utilizada da sobreposição, eliminando o espaço de ar 94 e preenchendo este com adesivo. O adesivo é apenas desprovido de ser expelido da área de junção. Como resultado, desenhando o tamanho do friso 84 para apenas encher o espaço na tolerância mínima par a separação entre o foi, a presença ou ausência de vazamento da região de sobreposição fornece um indicador binário claramente visível quanto a se esta tolerância foi cumprida.

[0036] A figura 8 mostra o resultado de permitir uma tolerância máxima do espaço entre a seção arqueada 76 e o elemento longitudinal 12, neste caso 4,5 mm. O friso 84 ainda tem, de forma importante, feito contato com ambas as partes e embora não tenha se espalhado ao longo da região de sobreposição como mostrado nas figuras 6 ou 7, tem uma impressão de ligação que é suficiente para as exigências estruturais da junção.

[0037] Assim, a resistência de ligação necessária determina a impressão de ligação mínima, que junto com a tolerância de espaço máxima dita a área de seção transversal do friso 84. A tolerância de espaço mínima (junto com a área de seção transversal do friso 84) então determina o comprimento da sobreposição, assim sua extensão angular. Dada a área de seção transversal necessária do friso 84, este então permite um formato preciso a ser formulado que é um múltiplo (entre 2 e 4 vezes) do espaço nominal e, de modo ideal, ligeiramente afunilado.

[0038] Assim, montar a junção desta maneira com (pelo desenho) um espaço de ar 94 entre a seção arqueada e o elemento longitudinal 12 sobre parte da sobreposição e adesivo no restante da sobreposição leva a uma estratégia de desenho para o friso adesivo 84 que cria um contato íntimo entre as duas superfícies e a resina, e acomoda a faixa completa de tolerância em posicionar os itens. Como resultado, a qualidade e a reprodutibilidade da ligação são asseguradas.

[0039] É claro, será entendido que muitas variações podem ser feitas na modalidade descrita acima sem se afastar do escopo da presente invenção.

Claims

1. Chassi de veículo, caracterizado pelo fato de que compreende uma estrutura (10) de elementos metálicos (12, 14) de seção tubular interconectados e vários painéis compostos (50) de mancal de carga, cada painel (50) sendo ligado de modo adesivo a vários elementos metálicos (12, 14), em que pelo menos uma ligação entre um painel composto (50) e um elemento metálico (12, 14) é formado por uma formação arqueada (74, 76) integral com e se estendendo a partir de uma borda de uma seção planar (70) do painel composto (50) e encaixando em torno de um exterior do elemento metálico (12, 14), e uma camada (82) de adesivo ao longo do espaço entre os mesmos se estendendo substancialmente a partir da borda da seção planar (70) através de uma parte de, mas menos que a extensão angular completa da seção arqueada, e em que o adesivo adjacente à borda da seção planar (70) fornece um indicador claramente visível do posicionamento correto da formação arqueada (74, 76) em relação ao elemento metálico (12, 14).

2. Chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as seções tubulares (12, 14) são ocas.

3. Chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção planar (70) do painel composto (50) é mais espessa que a formação arqueada (74, 76) do painel composto (50).

4. Chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação arqueada (74, 76) tem uma primeira borda livre (88) e uma segunda borda que é contígua com a seção planar (70).

5. Veículo, caracterizado pelo fato de que compreende um chassi, como definido na reivindicação 1.

6. Método de formar um chassi de veículo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: montar uma estrutura (10) de elementos metálicos (12, 14) de seção tubular; fornecer vários elementos compostos de mancal de carga (50), pelo menos um dos quais tem uma seção planar (70) e, em uma borda do mesmo, uma formação arqueada (74, 76) correspondendo substancialmente com um perfil externo de um elemento metálico (12, 14); aplicar um friso de adesivo (82) ao longo da formação arqueada (74, 76) a uma profundidade predeterminada e cobrindo uma extensão angular da formação arqueada (74, 76) que é menor que a extensão completa da mesma de modo que o adesivo adjacente à borda ou seção planar (70) forneça um indicador claramente visível do posicionamento correto do formação arqueada (74, 76) em relação ao membro metálico;colocar junto o pelo menos um elemento composto (50) e um elemento metálico (12, 14) de modo que o elemento metálico (12, 14) assenta dentro da formação arqueada (74, 76) e um espaçamento entre eles é menor que a profundidade predeterminada.

7. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as seções tubulares (12, 14) são ocas.

8. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a seção planar (70) do painel composto (50) é mais espessa que a formação arqueada (74, 76) do painel composto (50).

9. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a formação arqueada (74, 76) tem uma primeira borda livre (88) e uma segunda borda que é contígua com a seção planar (70).

10. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o friso de adesivo (82) é aplicado na seção arqueada (74, 76) mais perto da segunda borda que da primeira borda (88).

11. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o espaçamento é menor que 50% da profundidade predeterminada.

12. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o espaçamento é menor que 40% da profundidade predeterminada.

13. Método de formar um chassi de veículo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o espaçamento é menor que 30% da profundidade predeterminada.