ES2252195T3 - Bastidor auxiliar de un chasis de vehiculo automovil. - Google Patents
Bastidor auxiliar de un chasis de vehiculo automovil.Info
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Abstract
Bastidor de un chasis de vehículo automóvil, especialmente un bastidor auxiliar (1), que está configurado sustancialmente como un perfil hueco (5), preferiblemente de un material tubular conformado a alta presión interna o de una construcción soldada multicasco de acero, en donde el perfil hueco (5) presenta zonas de deformación y de soporte (3, 4), así como medios de rigidización (2), caracterizado porque los medios de rigidización (2) están asociados a las zonas de deformación (3) y presentan una resistencia y/o rigidez predeterminadas para derivar energía de choque hacia las zonas de soporte (4), y porque la energía de deformación puede ser absorbida uniformemente en las zonas de deformación y de soporte (3, 4).
Description
Bastidor auxiliar de un chasis de vehículo
automóvil.
La invención concierne a un bastidor de un chasis
de vehículo automóvil, especialmente un bastidor auxiliar, que está
configurado sustancialmente como un perfil hueco, preferiblemente de
un material conformado a alta presión interna o de una construcción
soldada multicasco de acero, en donde el perfil hueco presenta zonas
de deformación y de soporte, así como medios de rigidización. La
invención concierne, además, a un procedimiento para fabricar un
bastidor de esta clase.
Las zonas de deformación son sitios del bastidor
o del bastidor auxiliar de una construcción de chasis que se
deforman ya bajo una pequeña acción de energía de choque, en
contraposición a las zonas de soporte, preferiblemente por doblado.
Esto viene condicionado sustancialmente por la geometría del
bastidor auxiliar. Así, son zonas de deformación típicas, por
ejemplo, el paso libre para el árbol articulado en vehículos de las
clases B, C y D, así como el paso libre para el engranaje del motor
en vehículos con bastidor auxiliar prolongado hasta la construcción
frontal. Zonas de soporte son las zonas de la construcción del
chasis o del bastidor auxiliar sustancialmente rectas y provistas
de un espesor de material ampliamente constante, las cuales, en caso
de un impacto, conducen energía de choque a partes pospuestas del
chasis antes de que se deformen. Los medios de rigidización son
refuerzos de estas zonas que están dispuestos en el interior de un
bastidor o bastidor auxiliar configurado como perfil hueco o por
fuera alrededor de los componentes.
El documento genérico DE 195 46 352 A1 revela una
construcción delantera de chasis de un vehículo con largueros y
travesaños y un parachoques delantero que cubre una parte más
delantera de la construcción de bastidor delantera. Para absorber
un impacto en el caso de un choque frontal, la construcción de
bastidor presenta travesaños delanteros instalados entre el
parachoques delantero y el larguero en el extremo delantero de éste.
Los largueros están rellenos de espuma de aluminio. Además, la
construcción del chasis presenta bastidores amortiguadores unidos
con el extremo delantero de los largueros, cuyos bastidores están
unidos con travesaños y rellenos de espuma de aluminio.
El documento EP-844167 A2 divulga
una construcción de carrocería con vigas. Gracias a la disposición
de un componente estructural en el interior de una viga y al
rellenado con espuma del espacio intermedio entre el componente
estructural y la viga, se forma un componente que puede utilizarse
como elemento de bastidor o de rigidización en vehículos
automóviles. Por ejemplo, el componente se utiliza como bastidor de
parabrisas o como arco de protección antivuelco, pero especialmente
como parte portante del chasis, por ejemplo como reposapies
lateral. Tales componentes estructurales internos están apoyados
preferiblemente a través de conformaciones a manera de puentes de
unión con respecto a la parte de viga exterior. El rellenado con
espuma del espacio intermedio hace posible un apoyo de plano del
componente estructural interno, de modo que se puede conseguir en
todo el recorrido de la viga un refuerzo uniforme de la resistencia
y la rigidez contra energía de choque actuante desde fuera, tal
como la que se presenta en caso de un accidente.
En el documento DE 195 01 508 C1 se divulga un
refuerzo de un componente para un chasis de un vehículo automóvil.
Éste está configurado como núcleo para la fundición a presión de
aluminio del componente y consiste en espuma de aluminio. Este
núcleo rellena, condicionado por la fabricación, toda la cavidad
interior del componente y sirve para el refuerzo uniforme de este
componente.
Desventaja de estas ejecuciones es que los
refuerzos previstos por rellenado con espuma de las partes de la
construcción del chasis incrementan uniformemente la resistencia y
la rigidez. De este modo, el vehículo, en caso de un choque, es
frenado primero rígidamente por la energía del choque, con lo que la
energía de movimiento de las personas que se encuentran en el
habitáculo de pasajeros actúa directamente sobre éstas. Únicamente
cuando se deforman las zonas de deformación de la construcción del
chasis, es decir, cuando los refuerzos no aguantan la energía del
choque, se transforma la energía del choque en energía de
deformación. La deformación se produce en este caso con mucha
rapidez, preferiblemente por pandeo de las zonas de deformación, ya
que las zonas de soporte presenta mayor resistencia y rigidez.
El problema técnico que sirve de base a la
invención es aquí el mismo que una construcción de chasis sin tales
refuerzos, es decir, proporcionar un bastidor que absorba
continuamente la energía de choque y la transforme en energía de
deformación. En particular, la invención se basa en el problema de
proporcionar un bastidor auxiliar que admita una deformación
uniforme de las zonas de deformación y de soporte. Además, es
problema de la invención configurar la construcción de chasis de
modo que sea posible un mayor confort de viaje, especialmente para
reducir la producción de ruidos durante la marcha.
Se proporciona una solución de este problema
haciendo que los medios de rigidización estén asociados a las zonas
de deformación y presenten una resistencia y/o rigidez
predeterminadas para derivar energía de choque hacia las zonas de
soporte, y que la energía de deformación pueda ser absorbida
uniformemente en las zonas de deformación y de soporte. Ventaja de
esta ejecución es que la energía de choque es absorbida primero
hasta una magnitud determinada por las zonas de deformación y
retransmitida a las zonas de soporte, sin que se deformen las zonas
de deformación. La energía de choque es derivada por los medios de
rigidización desde las zonas de soporte hacia partes pospuestas del
chasis y/o de la carrocería, las cuales convierten la energía de
choque en energía de deformación. Si se sobrepasa un valor
predeterminado de la energía de choque, comienza la deformación de
las zonas de deformación y se convierte energía de choque en energía
de deformación. Según la invención, se ha previsto a este respecto
que la energía de choque puede ser absorbida uniformemente por las
zonas de deformación y de soporte. La conversión de energía de
choque en energía de deformación comienza uniformemente en este
caso en las zonas de deformación y de soporte y se propaga
continuamente. Gracias a esta configuración del bastidor o bastidor
auxiliar, es posible introducir deliberadamente la energía de choque
en la estructura del bastidor y absorber y convertir en conjunto
una mayor energía de choque por la incorporación tanto de las zonas
de deformación como de las zonas de soporte. Se consigue así que al
comienzo del choque se convierta una cantidad considerable de
energía de choque por efecto de la deformación y la estructura del
bastidor se comporte cada vez con más rigidez hacia el final del
choque. Se impide un fallo prematuro de la zona de deformación,
especialmente el doblado en sitios determinados del bastidor, con lo
que se evita un comportamiento discontinuo durante la conversión de
la energía de movimiento en energía de deformación y las personas
situadas en el habitáculo de pasajeros están expuestas
sustancialmente a un aumento uniforme de la carga, con lo que se
reduce el riesgo de lesiones.
Además, con la configuración según la invención
resultan posibles ahorros de peso, ya que los medios de rigidización
pueden adaptarse a la resistencia y/o rigidez de la estructura del
bastidor, especialmente de las zonas de deformación. Zonas de
deformación con mayor resistencia y/o rigidez necesitan
arriostramientos menos robustos, de modo que los medios de
rigidización previstos pueden estar correspondientemente adaptados.
Según la invención, se ha previsto a este fin que los medios de
rigidización arriostren parcialmente las zonas de deformación y/o
las zonas de soporte del perfil hueco.
Se proporciona una ejecución de la invención
haciendo que cada zona de deformación presente medios de
rigidización adaptados a su resistencia y rigidez, de modo que la
deformación de zonas de deformación y de soporte se produzca
sustancialmente al mismo tiempo. Ventaja de esta ejecución es que no
se destruye ninguna zona debido a una deformación mayor ni se
terminaría con ello la conversión uniforme de energía de choque. Por
tanto, se puede conseguir de manera ventajosa que especialmente el
bastidor auxiliar presente siempre durante la deformación una
superficie de bastidor lo más grande posible. Se garantiza así que
se minimice la deformación del espacio para los pies y el
habitáculo de pasajeros ofrezca durante el choque el mayor espacio
de seguridad posible.
Se proporciona una ejecución de la invención
haciendo que los medios de rigidización generen un comportamiento
de deformación predeterminado de las zonas de deformación y/o de
soporte. Esto puede conseguirse con el material o con la estructura
de los medios de rigidización. En esta ejecución es ventajoso el
hecho de que en la construcción puede tenerse así en cuenta la
deformación del bastidor o del bastidor auxiliar. Es posible
incorporar en este caso componentes o grupos de componentes de una
manera tal que el comportamiento de deformación predeterminado del
bastidor auxiliar se corresponda con la disposición del mismo, con
lo que se pueden excluir ampliamente repercusiones no deseadas
sobre el habitáculo de pasajeros.
Se proporciona una ejecución preferida de la
invención haciendo que los medios de rigidización comprendan una
masa de espuma, preferiblemente a base de espuma de metal, carbono o
plástico, que sea espumable dentro del perfil hueco, y haciendo que
la masa de espuma presente una porosidad y/o densidad del material
correspondientes a los valores de consigna de resistencia o
rigidez. La masa de espuma se produce con medios conocidos haciendo
que actúe energía sobre un polvo o una capa de metal, carbono o
plástico con un agente espumante correspondiente. Preferiblemente,
se calienta la masa de base hasta que se espume el material. Esto
puede conseguirse con una fuente de radiación externa. Con este
método es posible que la masa de espuma sea incorporada parcialmente
o con estructura, con medios sencillos, en el perfil hueco. La masa
de base puede seleccionarse de conformidad con el comportamiento de
resistencia y de rigidez de la construcción del chasis. Se ha
previsto a este respecto que se emplee para cada forma de ejecución
de la construcción del chasis una masa de espuma determinada
adaptada a las necesidades de la construcción. Quedan abarcadas
también por la invención ejecuciones con masas de espuma diferentes
en una construcción de bastidor. Están previstos en este caso
materiales diferentes, especialmente metales o aleaciones para la
masa de espuma. En particular, como sustancia de base para la masa
de espuma se utilizan aluminio, zinc o aleaciones, preferiblemente
de estos metales. Según la invención, la masa de espuma se
incorpora en el perfil hueco de modo que presente en las zonas de
deformación una densidad del material más alta que en las zonas de
soporte. De manera ventajosa, se puede emplear una masa de espuma
que aumente la frecuencia propia del bastidor auxiliar. Esto reduce
la producción de ruidos durante la marcha y aumenta el confort del
viaje.
De manera ventajosa, la rigidización se dispone
y/o se reparte en el perfil hueco de conformidad con la resistencia
y rigidez y/o frecuencia propia previstas del bastidor auxiliar.
Además, la masa de espuma se espuma dentro del perfil hueco con una
densidad del material y/o una porosidad predeterminadas de
conformidad con la resistencia, rigidez y/o frecuencia propia
previstas del bastidor auxiliar.
Se explica seguidamente la invención con ayuda
del dibujo. Muestran:
La figura 1, un bastidor auxiliar de un chasis de
vehículo automóvil con medios de rigidización según la invención,
en vista en perspectiva; y
La figura 2, el bastidor auxiliar con medios de
rigidización en vista en sección transversal.
En la figura 1 se ha representado en una vista en
perspectiva un bastidor auxiliar 1 de un chasis de vehículo
automóvil con medios de rigidización 2 según la invención. El
bastidor auxiliar 1 presenta zonas de deformación 3 que se deforman
ya bajo una pequeña acción de energía de choque, preferiblemente por
doblado. Éstas son sustancialmente las zonas acodadas del bastidor
auxiliar 1, las cuales vienen condicionadas por las necesidades de
configuración respecto de los componentes adyacentes, tales como,
por ejemplo, componentes de la carrocería, suspensión de ruedas y
bloque de motor-transmisión. Así, son zonas de
deformación típicas, por ejemplo, el paso libre para el árbol
articulado o para el grupo motor-transmisión.
Además, el bastidor auxiliar presenta zonas de soporte 4 que
presentan formas de perfil sustancialmente rectas y están
configuradas con un espesor de material ampliamente constante. Las
zonas de soporte 4 de la construcción del chasis o del bastidor
auxiliar 1 derivan energía de choque hacia partes pospuestas del
chasis antes de que se deformen. Las partes pospuestas del chasis
no están representadas en el dibujo.
Los medios de rigidización 2 están asociados a
las zonas de deformación 3 y en el presente caso están incorporados
directamente en el perfil hueco 5 en las zonas de deformación 3. Se
trata a este respecto de una masa de espuma 6 que puede presentar
como sustancia básica, según la invención, metal, plástico o
carbono. La masa de espuma 6 está dispuesta de modo que la energía
de choque en caso de un impacto es derivada hacia las zonas de
soporte 4. Mediante la elección de los materiales para los medios
de rigidización 2 y una configuración predeterminada de la
estructura de dichos medios de rigidización 2, por ejemplo mediante
la disposición en el bastidor auxiliar 1, la cantidad, la densidad
del material o la porosidad, es posible según la invención adaptar
los medios de rigidización 2 a las diferentes condiciones y valores
de consigna geométricos de los diferentes tipos de vehículos. En el
dibujo se muestra la zona rellena de espuma solamente en un sitio
del bastidor. Según la invención, está previsto que cada zona de
deformación 3 sea dotada del medio de rigidización 2.
En la figura 2 se representa una vista en sección
transversal de un bastidor auxiliar 1 con medios de rigidización 2.
Los medios de rigidización 2 son aquí una masa de espuma 6 con
porosidad y densidad del material sustancialmente homogéneas. Es
posible variar la densidad del material o la porosidad en el perfil
hueco 5 tanto en dirección longitudinal como en dirección radial,
lo que no se ha representado en el dibujo. Según la invención, se ha
previsto también que un segmento de la sección transversal en la
dirección longitudinal del perfil hueco sea vaciado completamente
del material del medio de rigidización 2, con lo que el medio de
rigidización 2 rellena el perfil hueco 5 solamente en parte en este
sitio. Puede estar prevista también de manera correspondiente una
variación de la porosidad que se corresponda con una variación de la
densidad del material, con lo que en zonas parciales del perfil
hueco 5 predomina una alta densidad del material y/o porosidad y en
otras zonas parciales predomina una densidad y/o porosidad menores.
Las configuraciones y estructuras pueden conseguirse mediante una
aportación definida de energía durante el espumado del substrato o
mediante una relación de mezcla adecuada del agente espumante en el
substrato. De esta manera, es posible fomentar un comportamiento de
deformación determinado del bastidor auxiliar 1 durante el choque.
Además, es así posible aumentar la frecuencia propia del bastidor
auxiliar 1 y, por tanto, reducir la producción de ruidos durante la
marcha.
- 1
- Bastidor auxiliar
- 2
- Medio de rigidización
- 3
- Zona de deformación
- 4
- Zona de soporte
- 5
- Perfil hueco
- 6
- Masa de espuma
Claims (10)
1. Bastidor de un chasis de vehículo automóvil,
especialmente un bastidor auxiliar (1), que está configurado
sustancialmente como un perfil hueco (5), preferiblemente de un
material tubular conformado a alta presión interna o de una
construcción soldada multicasco de acero, en donde el perfil hueco
(5) presenta zonas de deformación y de soporte (3, 4), así como
medios de rigidización (2), caracterizado porque los medios
de rigidización (2) están asociados a las zonas de deformación (3)
y presentan una resistencia y/o rigidez predeterminadas para
derivar energía de choque hacia las zonas de soporte (4), y porque
la energía de deformación puede ser absorbida uniformemente en las
zonas de deformación y de sopor-
te (3, 4).
te (3, 4).
2. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según la reivindicación 1, caracterizado porque los
medios de rigidización (2) arriostran parcialmente las zonas de
deformación y/o de soporte (3, 4) del perfil hueco (5).
3. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según una o más de las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque cada zona de deformación (3) presenta
medios de rigidización (2) adaptados a su resistencia y rigidez, de
modo que la deformación de las zonas de deformación y de soporte (3,
4) se produce sustancialmente al mismo tiem-
po.
po.
4. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según una o más de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque los medios de rigidización (3) generan
un comportamiento de deformación predeterminado de las zonas de
deformación y/o de sopor-
te (3, 4).
te (3, 4).
5. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según una o más de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque los medios de rigidización (2)
comprenden una masa de espuma (6), preferiblemente a base de espuma
de metal, carbono o plástico, que puede espumarse dentro del perfil
hueco (5), y porque la masa de espuma (6) presenta una porosidad
y/o densidad del material correspondientes a los valores de consigna
de resistencia o de rigidez.
6. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según la reivindicación 5, caracterizado porque la
espuma metálica presenta aluminio, zinc o aleaciones similares.
7. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según una o más de las reivindicaciones 5 y 6,
caracterizado porque la masa de espuma (6) presenta en las
zonas de deformación (3) una densidad del material más alta que en
las zonas de soporte (4).
8. Bastidor (1) de un chasis de vehículo
automóvil según una o más de las reivindicaciones 5 a 7,
caracterizado porque la masa de espuma (6) aumenta la
frecuencia propia del bastidor auxiliar (1).
9. Procedimiento para fabricar un bastidor (1) de
un chasis de vehículo automóvil según una o más de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se disponen y/o
reparten los medios de rigidización (2) en el perfil hueco (5) de
manera correspondiente a la resistencia y rigidez previstas y/o la
frecuencia propia prevista del bastidor auxiliar (1).
10. Procedimiento para fabricar un bastidor (1)
de un chasis de vehículo automóvil según la reivindicación 9,
caracterizado porque se espuma la masa de espuma (6) dentro
del perfil hueco (5) con una densidad del material y/o porosidad
predeterminadas de manera correspondiente a la resistencia, rigidez
y/o frecuencia propia previstas del bastidor auxiliar (1).
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