ES2249725T3 - Estructura de soporte para vehiculos formada por perfiles huecos de acero. - Google Patents

Abstract

Estructura de soporte formada por perfiles huecos de acero para vehículos con un soporte (1) longitudinal formado por al menos dos perfiles (10a, 11a) huecos paralelos unidos entre sí que se bifurcan antes de la estructura de soporte del compartimento de viajeros en un primer perfil (11b) hueco apoyado en el apoyapié lateral de la estructura de soporte del compartimento de viajeros y un segundo perfil (10b) hueco apoyado en otras partes de la estructura de soporte del compartimento de viajeros, caracterizada porque sólo uno de los al menos dos perfiles (10a, 11a) huecos del soporte (1) longitudinal se prolonga en forma de un perfil (10c) hueco sencillo en dirección al parachoques (5).

Description

Estructura de soporte para vehículos formada por perfiles huecos de acero.

La invención se refiere a una estructura de soporte formada por perfiles huecos de acero para vehículos con un soporte longitudinal formado por al menos dos perfiles huecos paralelos unidos entre sí que se bifurcan antes de la estructura de soporte del compartimento de viajeros en un primer perfil hueco apoyado en el apoyapié lateral y un segundo perfil hueco apoyado en otras partes de la estructura de soporte.

Las estructuras de soporte de este tipo se conocen en diferentes realizaciones. El documento US-A 4986597 describe una construcción hecha de perfiles de aluminio prensados por extrusión con un soporte longitudinal que se compone de dos perfiles huecos, conduciéndose los perfiles huecos tanto en la zona del apoyapié, como también en la columna A de la estructura de soporte del compartimento de viajeros. Un segundo soporte se extiende desde la columna A a la zona del apoyapié, de manera que, en conjunto, tanto el soporte longitudinal, como también la columna A y el apoyapié se componen de una construcción de soporte doble. Gracias a una construcción de este tipo se consigue un recorrido favorable de las fuerzas dentro de una estructura de soporte y no se requieren estructuras de nudos independientes. Resulta desventajoso el intenso desvío de las fuerzas longitudinales que se presentan en caso de impacto en la columna A. Además, la tecnología de prensado por extrusión del aluminio para materiales de acero no puede emplearse en la construcción de automóviles, de manera que no se presenta la posibilidad de transmitir los conocimientos a construcciones de acero.

En el caso de otra estructura de soporte similar (documento GB-A-529.631, estado de la técnica más próximo), cuyos perfiles huecos están compuestos, no obstante, de perfiles en forma de media concha, un único soporte longitudinal se bifurca en dirección al compartimento de viajeros en un primer perfil hueco que se transforma en el apoyapié lateral de la estructura de soporte del compartimento de viajeros y un segundo perfil hueco apoyado en otras partes de la estructura de soporte. Por tanto, el soporte longitudinal también se prolonga desde el punto de bifurcación hacia fuera en dirección al parachoques en forma de un perfil hueco sencillo. Por ello, en caso de impacto, el soporte longitudinal se deforma en toda su longitud hasta el punto de bifurcación. No está prevista una descomposición gradual de la energía del choque.

En el documento EP 0 749892 B1 se describe un procedimiento para la fabricación de soportes de una estructura de soporte de vehículos que, mediante el empleo de la tecnología de conformación de alta presión interna (IHU), se compone de al menos dos perfiles huecos unidos entre sí en arrastre de forma en las zonas parciales. En función de la carga que se presente localmente, el soporte longitudinal de esta estructura de soporte se compone de los perfiles huecos unidos entre sí en arrastre de forma del modo descrito anteriormente o de un perfil hueco conducido de forma individual. Los soportes pueden estar fabricados de acero o metal ligero. El procedimiento IHU implica una duplicación del material en las superficies de unión de los perfiles huecos unidos entre sí en arrastre de forma, de manera que la construcción presenta un gran peso al emplear materiales de acero. En el documento no se halla afirmación alguna acerca del recorrido de la fuerza en la estructura de soporte en caso de impacto.

En el documento DE 4208700 C2 se describe un apoyapié lateral que se compone de dos perfiles huecos con sección transversal rectangular que se divide en dirección a la parte delantera del vehículo y se transforma en un travesaño del compartimento del motor que se dispone transversal a la dirección de la marcha y en un soporte de pared de proyección que también se dispone transversal a la dirección de la marcha. En el travesaño del compartimento del motor y el soporte transversal de la pared de proyección se apoya un bastidor lateral dispuesto a la altura del compartimento del motor que, en caso de una carga en la dirección longitudinal del vehículo como consecuencia de un impacto, garantiza una introducción de la fuerza mediante el desvío de la fuerza longitudinal en el apoyapié lateral. Además de aluminio, pueden emplearse también otros materiales. También resulta desventajoso en el caso de esta construcción su elevado peso, especialmente al emplear materiales de acero, dado que, entre otras, en la zona del apoyapié lateral se asume una duplicación del material.

En el documento WO 92/11159 se describe finalmente un cierre de la parte trasera de la carrocería de un vehículo que se compone de dos travesaños dispuestos uno encima del otro, estando unidos los extremos del travesaño inferior, curvados en la dirección longitudinal del vehículo, en cada caso con un protector antichoque que forma el cierre posterior de un soporte longitudinal. En este caso se trata manifiestamente de un soporte longitudinal que se compone de un único perfil hueco. Como consecuencia, la energía de impacto introducida en el soporte longitudinal en caso de un choque posterior es absorbida de forma homogénea por el soporte longitudinal en toda su longitud o se transmite al compartimento de viajeros dado que no está realizado ningún refuerzo adicional de la construcción para proteger el compartimento de viajeros.

La invención se basa en el objetivo de crear una estructura de soporte para vehículos del tipo citado al principio que, empleando materiales de acero altamente resistentes con bajo peso total, se componga de un número reducido de piezas y presente al mismo tiempo un comportamiento mejorado frente al impacto.

Este objetivo se consigue con una estructura de soporte del tipo citado al principio porque precisamente sólo uno de los al menos dos perfiles huecos del soporte longitudinal se prolonga en forma de un perfil hueco sencillo en dirección al parachoques. Gracias a la prolongación del soporte longitudinal en dirección al parachoques puede suprimirse el protector antichoque, de lo contrario habitual, dado que se ha convertido en una parte integrante del soporte longitudinal. En el lado frontal de su perfil hueco conducido de forma sencilla, el soporte longitudinal puede estar unido directamente con el parachoques por medio de una brida, con lo que se reduce el número de componentes necesarios y, con ello, también el peso total. En caso de un impacto con poca velocidad de impacto, se produce una deformación encauzada del perfil hueco conducido de forma sencilla, el cual puede cambiarse de forma económica en una reparación. En caso de mayores velocidades de impacto, la parte más rígida del soporte longitudinal con sus perfiles huecos unidos para formar un perfil de múltiples cámaras se utiliza para proteger a los ocupantes.

Según una configuración de la invención, el segundo perfil hueco del soporte longitudinal está apoyado en el refuerzo del túnel de la estructura de soporte del compartimento de viajeros. Por tanto, las altas fuerzas que se presentan en caso de un impacto se distribuyen de la forma adecuada deseada en la estructura de soporte del compartimento de viajeros del vehículo. Dado que además se evita un intenso desvío de la fuerza, por ejemplo, en un soporte dispuesto de forma vertical, y los perfiles se apoyan unos en otros, se minimiza el riesgo de deformación de la estructura de soporte en caso de impacto.

Otra configuración de la invención prevé que los perfiles huecos paralelos estén unidos entre sí en arrastre de material. Esto puede realizarse con ayuda de un procedimiento de soldadura, mostrándose especialmente ventajoso el empleo de una cordón lineal, por ejemplo, mediante soldadura por rayo láser. La soldadura se realiza por toda la longitud del soporte longitudinal. Una configuración ventajosa de la invención prevé además la configuración del cordón de soldadura como cordón escalonado. Por tanto, es posible una adaptación flexible del proceso de soldadura a los requisitos técnicos de fabricación del usuario posterior.

Con el objetivo de la reducción del peso, puede evitarse una duplicación del material entre los dos perfiles huecos del soporte longitudinal que forma un perfil de múltiples cámaras porque los dos perfiles huecos tienen entre sí una pared de separación común. Estructuralmente, esto puede hacerse realidad dado que uno de los dos perfiles huecos se recorta en el lado dirigido al otro perfil hueco en cada caso antes del proceso de unión, o porque, en lugar de un perfil hueco cerrado, se utiliza un perfil en U al que se une poco antes de la bifurcación del soporte longitudinal un perfil hueco cerrado. El uso de un perfil hueco recortado o de un perfil en U posibilita una reducción de peso, al mismo tiempo que apenas varía la rigidez de la estructura de soporte. Además, se obtiene una reducción del peso gracias a que ya no es necesario reforzar los apoyapiés laterales y la columna A.

La invención permite el empleo de perfiles de diferentes secciones transversales. Se prefieren secciones transversales poligonales, especialmente rectangulares. En función del desplazamiento lateral o vertical del soporte longitudinal relativamente respecto al apoyapié lateral y al refuerzo del túnel del compartimento de viajeros, los perfiles huecos se disponen unos encima de otros o unos al lado de otros. En caso de secciones transversales de perfil poligonales también es posible una disposición inclinada. Se muestra especialmente ventajoso que los perfiles huecos de un soporte longitudinal presenten diferentes secciones transversales. Esto posibilita una adaptación aún más flexible a los requisitos estructurales del usuario. Además, con ello puede ajustarse con precisión el momento de resistencia del soporte longitudinal en relación con las propiedades de impacto deseadas de la estructura de soporte.

Un momento de resistencia de la estructura de soporte que aumenta de forma continua en dirección al compartimento de viajeros conlleva una rigidez creciente de la estructura de soporte en esta dirección, lo cual posibilita en caso de impacto, en función de la velocidad del impacto, una minimización del gasto en reparaciones o una protección más segura de los ocupantes. Esto puede realizarse de tres modos:

1.

al menos uno de los perfiles huecos del soporte longitudinal presenta una sección transversal que aumenta en dirección al compartimento de viajeros. Para ello es adecuado el empleo de un perfil hueco de forma cónica.

2.

el grosor del material de al menos uno de los perfiles huecos del soporte longitudinal aumenta en dirección al compartimento de viajeros.

3.

la calidad del acero empleado aumenta en dirección al compartimento de viajeros en al menos uno de los perfiles huecos del soporte longitudinal.

Puede utilizarse un grosor de material y una calidad del acero crecientes, en relación con la técnica de fabricación y mediante el empleo de modelos adaptados a los deseos del cliente, para la fabricación de uno o dos perfiles huecos.

Una configuración especialmente ventajosa prevé finalmente que al menos uno de los perfiles huecos esté hecho de una chapa laminada de forma flexible. Con ello se consigue una variación gradual del grosor del material.

A continuación se explica la invención mediante un dibujo que muestra un ejemplo de realización. En concreto, muestran:

la figura 1 en vista en planta desde arriba y en una representación muy esquematizada, una estructura de soporte para vehículos con dos soportes longitudinales dispuestos uno junto al otro y unidos al apoyapié lateral y al refuerzo del túnel de un compartimento de viajeros,

la figura 2 en una vista en perspectiva, una parte de la estructura de soporte de la figura 1 y, en concreto, un soporte longitudinal con apoyapié lateral y refuerzo del túnel unidos mediante secciones que se bifurcan,

la figura 3 en una vista en perspectiva, el soporte longitudinal según la figura 2 sin secciones que se bifurcan y con perfil hueco prolongado de forma sencilla y parachoques montado por el lado frontal,

las figuras 4a, b en una vista lateral, el soporte longitudinal según la figura 2 con cordón de soldadura continuo y cordón de soldadura escalonado,

la figura 5 en vista lateral, un soporte longitudinal que emplea un perfil en U,

la figura 6 el soporte longitudinal según la figura 5 en sección transversal según la línea I-I de la figura 5,

la figura 7 el soporte longitudinal según la figura 5 en sección transversal según la línea II-II de la figura 5,

las figuras 8 a-e en sección transversal, el soporte longitudinal según la figura 2 compuesto de perfiles huecos iguales en cada caso con cordones de soldadura,

las figuras 9 a-c en sección transversal, el soporte longitudinal según la figura 2 compuesto por perfiles huecos diferentes en cada caso con cordones de soldadura,

la figura 10 un soporte longitudinal con una sección transversal del perfil que aumenta de forma continua en dirección al compartimento de viajeros,

la figura 11 el soporte longitudinal según la figura 10 en sección transversal según la línea III-III de la figura 10, y

la figura 12 el soporte longitudinal según la figura 10 en sección transversal según la línea IV-IV de la figura 10.

La estructura de soporte de un vehículo mostrada parcialmente en la vista en planta desde arriba esquematizada de la figura 1 presenta dos soportes 1 longitudinales de la parte delantera o trasera de un vehículo, un refuerzo 2 de túnel y dos apoyapiés 3 laterales del compartimento de viajeros. Los soporte 1 longitudinales están apoyados, mediante secciones 10b, 11b curvadas que se bifurcan de perfiles 10, 11 huecos, en el refuerzo 2 de túnel y los apoyapiés 3 laterales. Dado que en la invención, en caso de un impacto, también se recurre al refuerzo 2 de túnel para la descarga de fuerzas longitudinales, se produce una distribución de las fuerzas sobre estas tres piezas de la estructura de soporte que discurren en la dirección longitudinal del vehículo en la zona del compartimento de viajeros o una descarga de los apoyapiés laterales.

Tal como muestra la representación en perspectiva de la figura 2, el soporte longitudinal 1 está formado por dos perfiles 10, 11 huecos dispuestos uno encima del otro. Éstos presentan secciones 10a, 11a que discurren en línea recta y que se bifurcan en dirección al compartimento de viajeros en las dos secciones 10b, 11b curvadas. Estas secciones 10b, 11b están unidas por el lado frontal con el refuerzo 2 de túnel y un apoyapié 3 lateral de la estructura de soporte del compartimento de viajeros del vehículo.

Tal como se desprende de la representación de la figura 3, también en perspectiva, sólo el perfil 10 hueco presenta una sección 10c prolongada en dirección al parachoques 5, que está unida por el lado frontal con una brida 5a del parachoques 5 dispuesta en la dirección longitudinal del vehículo. La sección 10c del perfil 10 hueco conducida de forma sencilla puede sustituir de esta manera al protector antichoque. Los perfiles huecos están unidos a ambos lados de sus secciones 10a, 11a que discurren paralelas mediante cordones 4 de soldadura para formar un perfil 12 de múltiples cámaras. Tal como muestran las figuras 4a y 4b, puede estar previsto un cordón 4 de soldadura (figura 4a) o un cordón 4 de soldadura escalonado (figura 4b).

El uso de un perfil 11e en U en lugar de un perfil hueco cerrado por aproximadamente la misma longitud del perfil 12 de múltiples cámaras se muestra en las figuras 5 a 7. Sólo poco antes de la bifurcación de los perfiles 10, 11 huecos se sustituye el perfil 11e en U por un perfil 11d hueco cerrado. La unión del perfil 11e en U con el perfil 11d hueco se lleva a cabo mediante un cordón 4a de soldadura.

Tal como se muestra en las figuras 8a a 8e, pueden agruparse soportes longitudinales formados por perfiles huecos con distintas geometrías de las secciones transversales con el objetivo de alojarse de forma espacialmente óptima. Mediante los soportes longitudinales mostrados en las figuras 9a a 9c en sección transversal, que se componen en cada caso de diferentes perfiles huecos, puede aumentarse adicionalmente la flexibilidad del diseño espacial del soporte longitudinal.

En el caso del soporte longitudinal mostrado en la figura 10, el perfil 11 hueco presenta una sección transversal del perfil que aumenta de forma continua en dirección al compartimento de viajeros. Como consecuencia, el momento de resistencia del soporte 1 longitudinal aumenta en esta dirección de forma continua, lo que conduce a las favorables propiedades de impacto deseadas de la estructura de soporte. Las figuras 11 y 12 muestran la sección transversal del perfil 12 de múltiples cámaras en el extremo (figura 11) del perfil de múltiples cámaras opuesto al compartimento de viajeros, así como directamente en el lugar de la bifurcación de los perfiles huecos (figura 12).

Claims (13)

1. Estructura de soporte formada por perfiles huecos de acero para vehículos con un soporte (1) longitudinal formado por al menos dos perfiles (10a, 11a) huecos paralelos unidos entre sí que se bifurcan antes de la estructura de soporte del compartimento de viajeros en un primer perfil (11b) hueco apoyado en el apoyapié lateral de la estructura de soporte del compartimento de viajeros y un segundo perfil (10b) hueco apoyado en otras partes de la estructura de soporte del compartimento de viajeros, caracterizada porque sólo uno de los al menos dos perfiles (10a, 11a) huecos del soporte (1) longitudinal se prolonga en forma de un perfil (10c) hueco sencillo en dirección al parachoques (5).

2. Estructura de soporte según la reivindicación 1, caracterizada porque el segundo perfil (10b) hueco está apoyado en un refuerzo de túnel de la estructura de soporte.

3. Estructura de soporte según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los perfiles (10a, 11a) huecos están unidos entre sí en arrastre de material en la dirección longitudinal.

4. Estructura de soporte según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión en arrastre de material se realiza mediante un cordón (4) de soldadura.

5. Estructura de soporte según la reivindicación 4, caracterizada porque el cordón (4) de soldadura está configurado como cordón de soldadura escalonado.

6. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque uno de los dos perfiles (10, 11) huecos está configurado en la zona del cordón (4) de soldadura en parte como perfil (11e) en U.

7. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los perfiles (10, 11) huecos presentan una sección transversal poligonal, estando dispuestos los dos perfiles (10a, 11a) huecos uno sobre otro con un lado respectivo plano.

8. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el soporte (1) longitudinal está formado por perfiles huecos con diferentes secciones transversales.

9. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la sección transversal de al menos uno de los perfiles (10, 11) huecos varía en la dirección longitudinal.

10. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque al menos uno de los perfiles (10, 11) huecos está fabricado a partir de un modelo adaptado a los deseos del cliente.

11. Estructura de soporte según la reivindicación 9, caracterizada porque los perfiles (10, 11) huecos presentan diferentes calidades de acero.

12. Estructura de soporte según la reivindicación 9, caracterizada porque los perfiles (10, 11) huecos presentan diferentes grosores de material.

13. Estructura de soporte según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque al menos uno de los perfiles (10, 11) huecos está fabricado a partir de una chapa laminada de forma flexible.