ES2297748T3 - Adaptador para la union entre si de componentes y elemento fabricado usando un adaptador de este tipo. - Google Patents

Abstract

Adaptador para unir un componente (A1, A2, A3, A4) compuesto por un primer material a un componente (T1, T2, T3, T4) compuesto por un segundo material, caracterizado porque es un componente básico (5, 6, 7, 8, ) que está fabricado de un material perteneciente al grupo de los materiales al que está asignado el material del primer componente (A1, A2, A3, A4) y que presenta un componente de empalme (10, 19, 24, 25, 28, 29) unido indisolublemente con el componente base (5, 6, 7, 8) por arrastre de fuerza y por arrastre de forma, mediante una operación de unión, que está fabricado de un material perteneciente al grupo de materiales al que está asignado el material del segundo componente (T1, T2, T3, T4).

Description

Adaptador para la unión entre sí de componentes y elemento fabricado usando un adaptador de este tipo.

La invención se refiere a un adaptador para unir un componente compuesto por un primer material a un componente compuesto por un segundo material. Además, la invención se refiere a un elemento fabricado a partir de un primer componente que se compone de un primer material, y a partir de un segundo componente que se fabrica de un material que pertenece a otro grupo de materiales distinto al material del primer componente.

Un adaptador de este tipo se conoce ya por el documento WO94/20255A.

Especialmente en el ámbito de la construcción de carrocerías, pero también en otros ámbitos de la técnica en los que se trate de unir entre sí componentes fabricados de diferentes materiales, frecuentemente existe el problema de que los materiales correspondientes no pueden unirse entre sí de manera adecuada, de tal forma que, por una parte, se cumplan los requisitos en cuanto a la resistencia de la unión y que, por otra parte, pueda elegirse un tipo de unión que pueda fabricarse fácilmente y que, al mismo tiempo, cumpla los requisitos en cuanto a la apariencia óptica de la zona de unión en la zona visible. Así, por ejemplo, las chapas de carrocería compuestas de un material de metal ligero como, por ejemplo, una aleación de aluminio o de magnesio, generalmente no pueden unirse por soldadura con la estructura portante del vehículo en cuestión, si ésta está hecha de acero. Debido a este problema resulta difícil aprovechar la combinación de las ventajas de los diferentes materiales, a saber, el reducido peso del metal ligero empleado para la piel exterior o las demás estructuras del vehículo en cuestión, y la elevada resistencia del acero para la fabricación de las piezas de carrocería sometidas a elevadas cargas. El mismo problema se plantea cuando se trata de unir piezas de plástico con piezas de metal.

Se ha intentado lograr la unión entre componentes fabricados de diferentes materiales mediante uniones adhesivas. Pero estas uniones frecuentemente no resisten las cargas que se producen en la práctica. Esto se aplica, por ejemplo, cuando una pieza de chapa hecha de un material ligero ha de unirse con un perfil hecho de un material sólido. Las tensiones que se producen en la zona de adhesión pueden conducir a un debilitamiento de la unión adhesiva, especialmente al cabo de un uso prolongado.

Alternativa o adicionalmente a una unión adhesiva, los diferentes componentes compuestos de materiales que no pueden soldarse entre sí, también pueden unirse entre sí mediante una unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma. Por ejemplo, los componentes de metal ligero o de plástico pueden remacharse o atornillarse con un componente hecho de acero. En el ámbito de la construcción de carrocerías u otro tipo de carcasas, este tipo de unión, sin embargo, frecuentemente tiene la desventaja de que los elementos de unión pueden verse desde fuera perturbando la apariencia óptica del producto en cuestión. Además, en la fabricación totalmente o parcialmente automatizada, la realización de uniones por arrastre de forma frecuentemente sólo puede lograrse con un aparato técnico más elevado, siendo correspondientemente cara.

Otra posibilidad de fabricar elementos de diferentes materiales que no puedan unirse entre sí por soldadura se conoce por el documento EP0868237B1. En dicha memoria de patente se presenta un procedimiento para producir perfiles de metal que se producen a partir de al menos dos piezas ensambladas, unidas entre sí exclusivamente por fuerza de apriete.

La fabricación de los perfiles de metal conocidos se realiza de tal forma que, en primer lugar, en una de las piezas que se han de ensamblar se moldea una ranura. Durante este moldeo se produce un cambio estructural en el entorno próximo de la ranura. A continuación, en dicha ranura se inserta por su lado estrecho otra pieza compuesta por un material plano, y se engancha en la ranura aplastando el material contiguo a la ranura. Durante ello se produce otro cambio estructural, quedando realizada exclusivamente una unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma de las dos piezas que se han de unir entre sí. De esta manera, pueden ensamblarse piezas de cualquier metal para los que no resulten adecuadas u óptimas otras técnicas de ensamblaje, ya sea por la combinación de materiales o por otras razones.

Una desventaja del procedimiento conocido por el documento EP0868237B1 consiste en que, al menos en la zona del elemento en el que se moldea la ranura, requiere cierto grosor del material. Además, según el procedimiento conocido, se precisa una deformabilidad suficiente del componente provisto de la ranura, en la zona adyacente a la ranura. Finalmente, el moldeo de la ranura en un componente y la inserción del otro componente en la ranura, presionando a continuación el material, puede realizarse únicamente en un complejo proceso de fabricación. Éste resulta inadecuado especialmente para la unión de piezas exteriores de carrocería de gran superficie y reducido grosor de pared, a un perfil de soporte, cuya pared es mucho más gruesa en comparación con el grosor de la pieza exterior correspondiente.

Partiendo del estado de la técnica descrito anteriormente, la invención tenía el objetivo de proporcionar un medio que permitiese de una manera sencilla la unión fiable de dos componentes fabricados de diferentes materiales. Además, se debe proporcionar un elemento que pueda fabricarse de una manera especialmente sencilla a partir de componentes compuestos por diferentes materiales.

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En lo que respecta al medio de unión, este objetivo se consigue mediante un adaptador destinado a la unión de un componente compuesto por un primer material a un componente compuesto por un segundo material, que según la invención se caracteriza porque es un componente básico fabricado de un material perteneciente al grupo de los materiales al que está asignado el material del primer componente, presentando un componente de empalme unido indisolublemente con el componente base por arrastre de fuerza y por arrastre de forma, mediante una operación de unión, y fabricado de un material perteneciente al grupo de materiales al que está asignado el material del segundo componente.

Con el adaptador según la invención está disponible un medio que permite unir entre sí de manera fiable y sencilla componentes compuestos de los materiales más diversos. Un adaptador de este tipo puede prefabricarse sin problemas permitiendo el montaje sencillo y económico, y con un menor aparato técnico, de componentes compuestos de diferentes materiales incompatibles entre sí.

La invención recurre para ello al procedimiento, cuyo principio se conoce ya por el documento EP0868237B1. Así, prevé en el adaptador según la invención un componente base, en el que el componente de empalme se inserta, por ejemplo, aplicando el procedimiento conocido por el documento EP0868237B1 o un procedimiento comparable. El componente base se compone de un material compatible con el material del que está fabricado uno de los componentes que se han de unir entre sí, mientras que el componente de empalme se compone de un material que pertenece al grupo de los materiales de los que está fabricado el otro de los componentes. Al estar fabricado de componentes que se componen respectivamente de materiales iguales o muy afines a los de los componentes asignados a ellos durante el montaje, el adaptador según la invención puede unirse sin problemas con los dos elementos mediante aportación de material. De esta manera, como resultado se consigue, por una parte, que el adaptador quede unido fijamente con los componentes que se han de unir entre sí y, por otra parte, que los componentes estén unidos entre sí de manera fija y fiable a través de la zona de unión del adaptador.

Por consiguiente, una variante de la invención, especialmente apta para la práctica, prevé que el componente base presente una ranura en la que esté colocado un tramo del componente de empalme y que los bordes de la ranura estén presionados, al menos por tramos, contra el tramo del componente de empalme que se encuentra en la ranura, mediante una operación que altera la estructura, quedando establecida la unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma entre el componente base y el componente de empalme.

En lo que respecta a un elemento compuesto por un primer componente compuesto por un primer material, y un segundo componente compuesto por un material perteneciente a un grupo de materiales distinto al del material del primer componente, el objetivo mencionado anteriormente se consigue de tal forma que los componentes estén unidos entre sí por un adaptador configurado según la invención.

Con la ayuda del adaptador según la invención pueden ensamblarse de una manera especialmente sencilla, por ejemplo, elementos en los que un componente se compone de un material de acero y el otro componente se compone de un material de metal ligero. Pero, de una manera igual de sencilla, con un adaptador según la invención también es posible unir un componente compuesto de plástico a un componente compuesto de un material de acero o de metal ligero. Estas características hacen que el adaptador según la invención sea especialmente apropiado para unir partes de la piel exterior u otros elementos estructurales de una carrocería a un elemento asignado a la estructura portante del vehículo en cuestión. Por tanto, con un adaptador según la invención es posible sin problemas unir componentes estructurales, tales como chapas exteriores o interiores de una carrocería de un vehículo, que se compongan de una aleación de aluminio o de magnesio especialmente ligera, con perfiles de la estructura portante del vehículo, compuestos por un acero de resistencia elevada u otros materiales. Dado que la unión entre la pieza de chapa exterior y el adaptador puede soldarse, en la zona de la unión entre el adaptador y la chapa exterior no se requieren elementos de unión que perturben la apariencia óptica. Tampoco es necesario configurar en la pieza de chapa exterior o el perfil elementos de forma especiales para la conexión al adaptador.

Otras configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones subordinadas y se describen detalladamente a continuación, en contexto con los ejemplos de realización representados en el dibujo.

Las figuras muestran respectivamente de forma esquemática, en una vista en perspectiva, cuatro uniones V1, V2, V3, V4 entre una delgada chapa exterior A1, A2, A3, A4, de la que sólo está representado un detalle, y respectivamente un perfil portante T1, T2, T3, T4 de otra carrocería de vehículo no representada.

Las chapas exteriores A1, A2, A3, A4 forman respectivamente el primer componente de un elemento de carrocería, cuyo segundo componente está constituido por el perfil portante T1, T2, T3, T4 correspondiente. Las chapas exteriores A1, A2, A3, A4 se componen, por ejemplo, de un material de aluminio o de magnesio, mientras que los perfiles portantes T1, T2, T3, T4 están fabricados, por ejemplo, respectivamente de un acero de resistencia elevada que resiste de forma fiable a las cargas que se producen durante el uso práctico del vehículo en cuestión.

La unión entre la chapa exterior A1, A2, A3, A4 correspondiente con el perfil portante T1, T2, T3, T4 asignado está realizada respectivamente por un adaptador 1, 2, 3, 4. Cada adaptador 1, 2, 3, 4 presenta respectivamente un componente base 5, 6, 7, 8 en forma de placa, que está asignado a la chapa exterior A1, A2, A3, A4 correspondiente y que se compone del mismo material de metal ligero que la chapa exterior A1, A2, A3, A4 correspondiente.

Durante la fabricación del adaptador 1 empleado para la unión V1 (figura 1), en el componente base 5 se ha moldeado una ranura 9 que se extiende transversalmente a través del componente base 5. El ancho de la ranura 9 correspondía al grosor D de un componente de empalme 10 que también tiene forma de placa y que se ha insertado en la ranura 9 por su lado estrecho. El elemento de conexión 10 se compone de un material de acero que tiene buena soldabilidad con el acero del perfil portante T1.

Después de la inserción en la ranura 9, bajo una elevada presión de apriete, unos rodillos de presión no representados se han movido, a una pequeña distancia respecto a la ranura 9, a lo largo de dicha ranura 9, pasando encima de la superficie 5a del componente base 5, asignada al componente de empalme 10. La presión de apriete ejercida por los rodillos de presión era tan alta que desde las zonas 11, 12 del componente base 5, expuestas a dicha presión y realizadas en forma de acanaladuras después de la deformación, extendiéndose paralelamente respecto a la ranura 9, ha fluido material en dirección a la ranura 9, de modo que las superficies laterales de la ranura 9 actúen con una elevada fuerza de presión sobre los tramos de superficie del componente de empalme 10, asignados respectivamente a ellas. La unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma, producida de esta manera entre el componente de empalme 10 y el componente base 5 es tan sólida que el componente de empalme 10 queda sujeto de manera duradera y fija en el componente base 5, incluso bajo elevadas cargas alternas.

El perfil portante T1 presenta una sección transversal en forma de I. A su extremo asignado al adaptador 1 está moldeada una pieza de conexión 13, de tal forma que, partiendo de su posición normal distanciada, la parte superior 14 y la parte inferior 15 del perfil portante T1 se juntan inicialmente de forma oblicua, volviendo a extenderse después de nuevo paralelamente entre sí a lo largo de un tramo 16 corto. La altura de la hendidura 17 formada de esta manera en la zona del tramo 16 entre la parte superior 14 y la parte inferior 15 del perfil portante T1 corresponde sustancialmente al grosor D del componente de empalme 10 del adaptador 1.

Para unir la chapa exterior A1 al perfil portante T1, en primer lugar, el componente base 5 del adaptador 1 se suelda con la chapa exterior 1, de tal forma que la chapa exterior 1 y el adaptador queden unidos fijamente entre sí en unión por aportación de materiales. A continuación, el elemento de conexión 10 del adaptador 1 se inserta, con su lado estrecho opuesto al componente base 5, en la hendidura 17 del perfil portante T1. A continuación, el perfil portante T1 y el componente de empalme 10 pueden soldarse entre sí de forma segura y sencilla en la zona del solape formado de esta manera, de modo que también el perfil portante T1 y el adaptador 1 queden unidos fijamente entre sí en unión por aportación de materiales. La conexión de la chapa exterior A1 y al perfil portante T1 queda garantizada por la unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma, existente en la zona de la ranura 9, entre el elemento de conexión 10 y el componente base 5.

En el adaptador 2 empleado para la unión V2 (figura 2), el componente de empalme 18 no está realizado en forma de placa, sino a modo de un perfil en T. El lado estrecho libre del alma 19 del componente de empalme 18 se ha unido fijamente por arrastre de fuerza y por arrastre de forma con la placa base 6 del adaptador 2, tal como se ha descrito anteriormente para el ensamblaje del componente de empalme 10 y del componente base 5 en la ranura 9 del adaptador 1.

De esta manera, la superficie de conexión 20 libre, opuesta al alma 19, del componente de empalme 18 puede usarse para unir el perfil portante T2 correspondiente. También el componente de empalme 18 se compone de un material de acero que puede soldarse de manera especialmente buena con el acero del perfil portante T2.

En la unión V2, dicho perfil portante T2 también presenta una sección transversal en forma de I. Para permitir una conexión sencilla al adaptador, la parte superior 21 y la parte inferior 22 están prolongadas en el extremo del perfil portante T2, asignado al adaptador 2, más allá del alma 23, de tal forma que estén en contacto a tope con la superficie de conexión 20 del componente de empalme 18, pudiendo soldarse allí fácilmente con el componente de empalme 18. El componente base 6 del adaptador 2 está soldado al mismo tiempo con la chapa exterior A2, de modo que también en la unión V2, la chapa exterior A2 esté unida fijamente a través de la unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma entre el componente base 6 y el componente de empalme 18 del adaptador 2.

En la unión V3 (figura 3), el extremo del perfil portante T3, que se ha de unir con la chapa exterior A3, está configurado de la misma manera que el extremo del perfil portante T2, asignado a la chapa exterior A2. Dado que, en la zona de la unión V3, la chapa exterior A3 está configurada de forma curvada, el componente base 7 en forma de placa del adaptador 3 empleado para la unión V3 está configurado de manera correspondientemente curvada, de tal forma que en el adaptador 3 aplicado en la chapa exterior A3, el componente base 7 esté en contacto íntimo con la chapa exterior A4.

Para la conexión al perfil portante T3, el adaptador 3 presenta dos componentes de empalme 24, 25 en forma de placa, compuestos por el mismo material de acero de buena aptitud para la soldadura que el perfil portante T3, y dispuestos paralelamente entre sí a una distancia A que corresponde a la distancia de la parte superior 26 respecto a la parte inferior 27 del perfil portante T3. También los componentes de empalme 24, 25 están ensamblados respectivamente de la misma manera con el componente base 7 del adaptador 3, tal como se ha descrito anteriormente para la unión entre el componente base 5 y el componente de empalme 10 del adaptador 1.

Para unir la chapa exterior A3 al perfil portante T3, en primer lugar, el adaptador 3 se aplica con su componente base 7 en la chapa exterior A3, y se suelda con ésta. A continuación, el adaptador 3 se aplica con la chapa exterior A3 al extremo del perfil portante T3, de tal forma que los extremos libres, opuestos al componente base 7, de sus componentes de empalme 24, 25 choquen a tope contra los extremos libres de la parte superior 26 y la parte inferior 27 del perfil portante T3. A continuación, en la zona de la junta formada de esta manera, pueden soldarse entre sí sin problemas el adaptador 3 y el perfil portante T3.

El adaptador 4 empleado para la unión V4 (figura 4) presenta, además del componente base 8 en forma de placa, compuesto por el mismo material que la chapa exterior A4 y soldado con ésta, componentes de empalme 28, 29 configurados de manera correspondiente a los componentes de empalme 24, 25 existentes en el adaptador 3 y unidos por arrastre de fuerza y por arrastre de forma con el componente base 8. A diferencia del adaptador 3, sin embargo, en el adaptador 4, estos componentes de empalme 28, 29 llevan con su extremo opuesto al componente base 8, una placa de conexión 30 que se compone de un material de acero que tiene buena soldabilidad con el material de acero del perfil portante T4. Los elementos de conexión 28, 29 en forma de placa pueden estar compuestos del mismo material que la placa de conexión 30 y estar soldados con ésta.

Alternativamente, sin embargo, también es posible fabricar los componentes de empalme 28, 29 de otro material y unirlos con la placa de conexión 30, por ejemplo, también según el modelo de la unión entre ellos y el componente base 8. En este caso, los componente de empalme 28, 29 pueden estar compuestos, por ejemplo, de un material elástico que evite la transmisión de vibraciones del perfil portante T4 a la chapa exterior A4 que se ha de unir con él.

La placa de conexión 30 permite la conexión sencilla de perfiles portantes T4 tubulares al adaptador 4. Para este fin, el perfil portante T4 se coloca con su extremo libre a tope contra la placa de conexión 30 del adaptador, de tal forma que en la zona de la junta formada de esta manera pueda realizarse una soldadura sencilla.

Claims (13)

1. Adaptador para unir un componente (A1, A2, A3, A4) compuesto por un primer material a un componente (T1, T2, T3, T4) compuesto por un segundo material, caracterizado porque es un componente básico (5, 6, 7, 8,) que está fabricado de un material perteneciente al grupo de los materiales al que está asignado el material del primer componente (A1, A2, A3, A4) y que presenta un componente de empalme (10, 19, 24, 25, 28, 29) unido indisolublemente con el componente base (5, 6, 7, 8) por arrastre de fuerza y por arrastre de forma, mediante una operación de unión, que está fabricado de un material perteneciente al grupo de materiales al que está asignado el material del segundo componente (T1, T2, T3, T4).

2. Adaptador según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente base (5, 6, 7, 8) presenta una ranura (9) en la que está colocado un tramo del componente de empalme (10, 19, 24, 25, 28, 29) y porque los bordes de la ranura (9) están presionados, al menos por tramos, contra el tramo del componente de empalme (10, 19, 24, 25, 28, 29) que se encuentra en la ranura, mediante una operación que altera la estructura, quedando establecida la unión por arrastre de fuerza y por arrastre de forma entre el componente base (5, 6, 7, 8) y el componente de empalme (10, 19, 24, 25, 28, 29).

3. Adaptador según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente base (5, 6, 7, 8) es una placa.

4. Adaptador según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente de empalme (10, 24, 25, 28, 29) es una placa.

5. Adaptador según una de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el componente de empalme (1) es una pieza de perfil en T.

6. Adaptador según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se puede usar con componentes, siendo el material de al menos uno de los componentes (A1, A2, A3, A4, T1, T2, T3, T4) una aleación de metal.

7. Adaptador según la reivindicación 6, caracterizado porque se puede usar con componentes, siendo el material de al menos uno de los componentes (A1, A2, A3, A4, T1, T2, T3, T4) un plástico.

8. Adaptador según la reivindicación 6, caracterizado porque se puede usar con componentes, estando asignados los materiales de los dos componentes (A1, A2, A3, A4, T1, T2, T3, T4) a diferentes grupos de metales.

9. Adaptador según la reivindicación 8, caracterizado porque se puede usar con componentes, siendo el primer material de los componentes un material de acero y siendo el segundo material de los componentes un material de metal ligero.

10. Adaptador según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo material es un material de aluminio.

11. Elemento fabricado a partir de un primer componente (A1, A2, A3, A4) que se compone de un primer material y a partir de un segundo componente (T1, T2, T3, T4) fabricado de un material que pertenece a otro grupo de materiales distinto al material del primer componente (A1, A2, A3, A4), caracterizado porque los componentes (A1, A2, A3, A4, T1, T2, T3, T4) están unidos entre sí por un adaptador (1, 2, 3, 4) configurado según una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Componente según la reivindicación 11, caracterizado porque un componente (T1, T2, T3, T4) está fabricado de un material de acero y el otro componente (A1, A2, A3, A4) está fabricado de un material de metal ligero.

13. Componente según una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque un componente (A1, A2, A3, A4) es una chapa y el otro componente (T1, T2, T3, T4) es un perfil.