ES2314536T3 - Panel lateral de un automovil. - Google Patents
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Abstract
Panel lateral de un automóvil con un apoyapié (7, 15) que discurre en la zona inferior, con una zona (10, 16) de marco de techo y con columnas en A y B (8, 9; 12, 13, 14) que se extienden entre el apoyapié (7, 15) y la zona de marco de techo (10, 16), en el que el apoyapié (7, 15), las columnas (8, 9; 12, 13, 14) y la zona de marco de techo (10, 16) son fabricados constituyen una sola pieza a partir de una placa de chapa de un tamaño correspondiente, estando hecha la placa de chapa de un material de acero altamente resistente, y en el que las zonas (H) de la panel lateral (6, 11, 11a) altamente cargadas en caso de choque del automóvil están parcialmente endurecidas, caracterizado porque la placa de chapa presenta zonas de diferente espesor por laminación parcial, presentando las zonas de mayor espesor una dureza menor que las zonas de menor espesor y en el que están previstas zonas más duras (H) en la zona delantera del apoyapié (15) y en la zona superior de la columna en B (13), estando configurada la zona (B) inferior de la columna en B que da al apoyapié (15) más blanda que las zonas (H) más duras y en el que la zona superior de la columna en A es una zona endurecida.
Description
Panel lateral de un automóvil.
La invención se refiere a un panel lateral de un
automóvil con las características del preámbulo de la reivindicación
1 o de la reivindicación 2.
Es el estado de la técnica que el panel lateral
de un vehículo que refuerza la estructura esté formado por varios
componentes individuales. En la zona de la puerta delantera, el
panel lateral del vehículo está formado, por ejemplo, por la
columna en A con una conexión de apoyapié. La columna en B y el
apoyapié son componentes separados. Los componentes individuales
son fabricados parcialmente en un proceso de conformación en
caliente y templados y bajo ciertas circunstancias deben tener
diferentes espesores de material y satisfacer diferentes requisitos
de resistencia. Tras la fabricación de las piezas individuales,
estás son acopladas a un panel lateral de un automóvil por
soldadura por puntos o pegado. En los lugares de junta pueden
producirse picos de tensión. Para una unión de acuerdo con la
técnica de soldadura son necesarios solapamientos de material. Esto
afecta negativamente al peso total del vehículo.
Aunque los componentes individuales de un panel
lateral de un automóvil están sometidos a cargas de diferente
intensidad no es posible hasta ahora una transición continua entre
diferentes resistencias de material.
En tipsstrends.online@3sat.de de 09.06.2000;
URL: http//www.3sat.de/Tipps/aktuell/7566 y 3satSendung "Tips
& Trends mobil2000" de 10.06.2000 está descrita la producción
de Audi A2. Por primera vez se emplean en el Audi A2 paneles
laterales de aluminio fabricadas de una pieza. Por el número
reducido de componentes principales de la carrocería se puede
reducir decisivamente el peso. La carrocería en bruto total
incluyendo las puertas y el portón trasero es un 40% más ligera que
una construcción de chapa de acero correspondiente. En
"Wirtschafswoche 4-2001"; URL:
http://www.berlinews.de/archiv/1629.shtml "Innovationspreis" se
describe además que el Audi A2 consume claramente menos que otros
vehículos de esta clase con prestaciones kilométricas
comparables.
En cuanto al aluminio se trata de un material de
construcción ligero con precio por kilo claramente más alto que el
acero de construcción clásico, de manera que la ventaja del peso se
paga relativamente cara.
El documento DE 1 172 454 A1 da a conocer un
panel lateral de un automóvil con un apoyapié que discurre en la
zona inferior, con una zona de marco de techo y columnas que se
extienden entre el apoyapié y la zona de marco de techo, siendo
fabricados el apoyapié, las columnas y la zona de marco de techo
constituyendo una sola pieza a partir de una placa de chapa del
tamaño correspondiente. La placa de chapa está hecha de material de
acero con un límite de elasticidad de 500 MPa o menos, siendo zonas
del panel lateral parcialmente endurecidas. Con ello puede ser
empleada una placa de chapa en conjunto más fina y ahorrar peso.
Por el documento EP 1 180 470 A1 es conocida una
columna en B para un automóvil. La columna en B está hecha de un
acero endurecible que presenta sectores longitudinales con
diferentes texturas de material basadas en un tratamiento térmico
para mejorar el componente en cuanto al comportamiento en el choque
y los costes de fabricación, así como desde el punto de vista de
una reducción del peso.
Un panel lateral exterior para la carrocería de
un automóvil es objeto del documento DE 101 28 989 A1. Se propone
dejar que la cara exterior del panel lateral exterior más alejada
del habitáculo del vehículo en la zona de al menos una columna del
vehículo enlace sin salto de escalonamiento con la zona del apoyapié
colindante para mantener pequeño el recorrido de deformación y de
esta forma poder emplear aceros altamente resistentes con límites
de elasticidad en el rango entre 180 y 220 N/mm^{2}. También por
el documento EP 0 816 520 A2 es conocido el establecer determinadas
variaciones de la dureza en componentes de estructura de
automóviles, en particular en una columna en B. En este documento
se proponen transiciones continuas entre zonas de diferente
dureza.
De la misma temática se ocupa el documento EP 1
052 295 A2. Las piezas de estructura deben ser calentadas al menos
parcialmente a la temperatura de austenitización necesaria para el
endurecimiento por medio de un inductor adaptado al componente para
enfriarlas bruscamente con una unidad de enfriamiento conducida al
inductor en la dirección de movimiento, con el objetivo de evitar
saltos de resistencia bruscos. Finalmente por el documento WO
2004/076 266 A3 pertenece al estado de la técnica una aleación de
acero fino especial que es adecuada en particular como material de
partida para perfiles de chapa de automóviles. Con esta aleación de
acero fino debe llevarse a cabo la tarea de conseguir piezas de la
carrocería del vehículo que presenten un buen comportamiento en
choque con un peso propio pequeño.
Partiendo de aquí la invención se propone el
objeto de mostrar un panel lateral de un automóvil que pueda ser
fabricado con poco esfuerzo de fabricación, permita una transición
continua entre diferentes resistencias de material y además sea
ajustable de forma óptima empleando materiales favorables a los
casos de carga esperables.
Este objeto se lleva a cabo en cada caso con las
características de las reivindicaciones 1 y 2.
En primer lugar es esencial que el apoyapié, las
columnas y la zona del marco del techo del panel lateral sean
fabricados constituyendo una sola pieza a partir de una única placa
de chapa con un tamaño correspondiente. Por el empleo de una única
placa de chapa para todos los componentes del panel lateral de un
automóvil mencionados antes se reduce considerablemente el esfuerzo
de fabricación. Para toda la combinación de componentes es necesario
sólo un único proceso de extrusión. El esfuerzo de acoplamiento
necesario hasta ahora para el montaje se suprime totalmente. No se
producen lugares de junta que reduzcan la resistencia. Al mismo
tiempo se reduce el peso de componentes por la supresión de los
solapamientos de material necesarios hasta ahora. Con la fabricación
constituyendo una sola pieza del panel lateral a partir de sólo una
placa de chapa es posible una transición continua entre
resistencias de material diferentes dentro de un componente, estando
parcialmente endurecidas las zonas del panel lateral altamente
cargadas en caso de choque.
Preferentemente se emplea una placa de chapa de
una aleación de acero con una proporción de carbono entre 0,15% en
peso hasta 2,0% en peso. Este material se puede templar parcialmente
de forma económica, así como también conformar en caliente y
presenta las propiedades de material necesarias en cuanto a la
resistencia requerida.
En particular se presenta una aleación de acero
que expresada en porcentajes en peso se compone de: carbono (C)
0,18% hasta 0,3%, silicio (Si) 0,1% hasta 0,7%, manganeso (Mn) 1,0%
hasta 2,50%, cromo (Cr) 0,1% hasta 0,8%, molibdeno (Mo) 0,1% hasta
0,5%, titanio (Ti) 0,02% hasta 0,05%, boro (B) 0,002% hasta 0,05%,
aluminio (Al) 0,01% hasta 0,06%, azufre (S) máximo 0,01%, fósforo
(P) máximo 0,025, siendo el resto hierro (Fe), incluyendo
eventuales suciedades causadas por la fundición. Este material de
acero es preferiblemente conformado en caliente.
Además puede ser ventajoso también el empleo de
una placa de chapa aluminizada para la fabricación del panel
lateral. Tal placa de chapa está previamente recubierta a base de
aluminio. Con ello la placa de chapa es protegida de una
descarburación durante el tratamiento térmico y por otra parte
aumenta su resistencia a la corrosión. Un tratamiento posterior que
impida la corrosión puede ser ahorrado por regla general. El
recubrimiento de aluminio contiene aproximadamente 90% de aluminio
y 10% de silicio. Ambas aleaciones se caracterizan por propiedades
mecánicas sobresalientes y hacen posible ahorros de peso
significativos.
La placa es conformada y templada de forma ideal
en una etapa de trabajo con el objetivo de endurecer parcialmente
las zonas del panel lateral que son altamente cargadas en caso de
choque del automóvil.
Como material de partida se emplea una placa de
chapa con zonas optimizadas en peso. La placa de chapa presenta
zonas de diferente espesor por laminación parcial. También puede ser
concebido por ejemplo el empleo de placas soldadas por láser de
diferentes espesores de material. Es decisivo para ello que la placa
de chapa antes de la conformación en el panel lateral sea
conformada en conjunto como un gran producto semiacabado y que a
continuación de la conformación no sean necesarias otras operaciones
de unión para por ejemplo unir el apoyapié a la zona del marco de
techo a través de una columna.
El templado adaptativo se consigue por el empleo
de una herramienta de conformado en caliente con zonas de templado
diferentes por las cuales son realizados diferentes requisitos de
resistencia de las zonas individuales, así como son realizados y
mantenidos los requisitos de tolerancia en el componente completo.
Operaciones de unión posteriores se suprimen por completo. La
fabricación de un panel lateral de vehículo que refuerce la
estructura en el proceso de conformado en caliente a partir de una
placa de chapa de material altamente resistente posibilita por
ejemplo la realización de zonas de mayor espesor, con dureza
reducida y al mismo tiempo la realización de zonas de menor espesor
pero mayor dureza. Las zonas parcialmente endurecidas, en particular
en la zona de las columnas en A-, B-, eventualmente en C/D y la
zona del apoyapié sirven para la absorción selectiva de la energía
del choque y definen el espacio necesario para sobrevivir para los
ocupantes del automóvil. Una ventaja esencial de la invención es
que el apoyapié es conformado junto con las columnas y templado
correspondientemente. Adicionalmente las zonas de un travesaño del
asiento pueden ser conformadas al panel lateral y al mismo tiempo
templadas.
De forma opcional pueden emplearse en la zona de
las columnas en A y B, así como en la zona del apoyapié,
componentes de empanelado, es decir componentes de chapa de varias
capas para poder absorber adicionalmente energía en estas zonas
particularmente críticas.
La invención se explicará en detalle a
continuación en virtud de un ejemplo de realización esquemático.
Muestran:
Fig. 1, la zona del marco de la puerta de un
panel lateral de un automóvil, como es conocido por el estado de la
técnica;
Fig. 2, en la forma de representación de la Fig.
1, una zona del marco de la puerta de un automóvil en la
realización según la invención;
Fig. 3, un panel lateral de un automóvil con
zonas de diferente resistencia/dureza;
Fig. 4, un corte a lo largo de la línea
IV-IV de la Fig. 3, y
Fig. 5, un panel lateral de un automóvil con
zonas de diferente resistencia/dureza en una distribución diferente
de la forma de realización de la Fig. 3.
La Fig. 1 muestra en el alzado lateral la zona
del marco de la puerta de un panel lateral 1 que refuerza la
estructura con una columna en A 2, una columna en B 3 y un apoyapié
4. El apoyapié 4 está unido, en particular soldado, en la zona del
pié a la columna en A 2 o a la columna en B 3. Los lugares de junta
están marcados con F1 y F2. Existe otro lugar de junta F3 en la
zona 5 del marco de techo entre la columna en B 3 y la columna en A
2. A diferencia de ello en el panel lateral 6 realizada según la
invención, como está representada en la Fig. 2, no existen lugares
de junta de este tipo. El panel lateral 6 es fabricada de una pieza
a partir de una placa de chapa de un tamaño correspondiente, de
manera que el apoyapié 7, la columna en A 8, la columna en B 9 y la
zona del marco de techo 10 están realizadas constituyendo una sola
pieza. El contorno completo corresponde a la forma de realización
de la Fig. 1.
El ejemplo muy abstracto de la Fig. 3 muestra un
panel lateral 11 de un automóvil con una columna en A, una en B y
otra en C, 12, 13, 14, un apoyapié 15 y una zona de marco de techo
16. Todo el panel lateral 11 está fabricado de una sola pieza a
partir de una única placa de chapa de un material de acero de alta
resistencia. En virtud del diferente rayado se ilustra que el panel
lateral 11 presenta zonas de diferente resistencia y dureza. El
símbolo de referencia H representa zonas más duras, como están
previstas en la zona delantera del apoyapié 15 y en la zona
superior de la columna en B 13. La zona inferior de la columna en B
que da al apoyapié 15 está configurada más blanda que las zonas H
más duras. Esta zona B más blanda está rayada de forma simple. Una
zona blanda semejante B se puede reconocer en el sector superior de
la columna en A 12. La división de las zonas B, H está elegida a
modo de ejemplo, pudiendo también en particular la zona superior de
la columna en A según el diseño estar configurada algo más dura, ya
que esta zona del panel lateral 11 puede ser aprovechada para
integrar el reforzamiento de techo directamente en el panel lateral
11.
Una adaptación adicional a las cargas de
componente que se esperan puede realizarse por el empleo de los
llamados "Tailored Rolled Blanks", en los que el espesor de la
placa de chapa es parcialmente diferente. Con ello puede influirse
de forma selectiva en el comportamiento de deformación del panel
lateral en el sentido de una alta absorción de energía. La Fig. 4
muestra una posible distribución de espesores en la zona de la
columna en B 13. La zona inferior de la columna en B 13 que da al
apoyapié 15 posee en este ejemplo de realización una dureza menor,
pero no obstante está realizado parcialmente más gruesa. A ella se
une una zona H central más dura, que finalmente enlaza con la zona
del marco de techo 16, que nuevamente está realizada parcialmente
más gruesa a diferencia de la zona de pié de la columna en B 13 pero
con mayor dureza. El reforzamiento de techo está integrado
directamente en el panel lateral 11. Las zonas de diferente espesor
y dureza están adaptadas naturalmente al automóvil respectivo.
La Fig. 5 muestra igualmente un panel lateral
11a de un automóvil, que en cuanto a su geometría corresponde al de
la Fig. 3. Se emplean, por tanto, los símbolos de referencia ya
introducidos. La diferencia respecto a la forma de realización de
la Fig. 3 es que las zonas de diferente resistencia y dureza
presentan otra distribución. A diferencia de la forma de
realización de la Fig. 3, la zona superior de la columna en A 12,
así como la zona superior de la columna en B 13 está configurada
como zona H más dura, mientras que toda la zona inferior, es decir
la zona que da al apoyapié 15, está configurada más blanda que la
zona H más dura. Esta zona B más blanda se puede reconocer por el
rayado correspondiente. Esencialmente es posible que toda la zona
superior del panel lateral 11a, es decir la columna en A 12, la
columna en B 13 y la columna en C 14 estén realizadas como la zona
más dura H, mientras que toda la zona inferior próxima al apoyapié
15 está configurada como la zona B más blanda.
- 1
- Panel lateral
- 2
- Columna en A de 1
- 3
- Columna en B de 1
- 4
- Apoyapié de 1
- 5
- Zona del marco de techo de 1
- 6
- Panel lateral
- 7
- Apoyapié de 6
- 8
- Columna en A de 6
- 9
- Columna en B de 6
- 10
- Zona del marco de techo de 6
- 11
- Panel lateral
- 11a
- 11a Panel lateral
- 12
- Columna en A
- 13
- Columna en B
- 14
- Columna en C
- 15
- Apoyapié
- 16
- Zona del marco de techo
- B
- B Zona más blanda
- F1
- Lugar de junta de 1
- F2
- Lugar de junta de 1
- F3
- Lugar de junta de 1
- H
- Zona más dura
Claims (3)
1. Panel lateral de un automóvil con un apoyapié
(7, 15) que discurre en la zona inferior, con una zona (10, 16) de
marco de techo y con columnas en A y B (8, 9; 12, 13, 14) que se
extienden entre el apoyapié (7, 15) y la zona de marco de techo (10,
16), en el que el apoyapié (7, 15), las columnas (8, 9; 12, 13, 14)
y la zona de marco de techo (10, 16) son fabricados constituyen una
sola pieza a partir de una placa de chapa de un tamaño
correspondiente, estando hecha la placa de chapa de un material de
acero altamente resistente, y en el que las zonas (H) de la panel
lateral (6, 11, 11a) altamente cargadas en caso de choque del
automóvil están parcialmente endurecidas, caracterizado
porque la placa de chapa presenta zonas de diferente espesor por
laminación parcial, presentando las zonas de mayor espesor una
dureza menor que las zonas de menor espesor y en el que están
previstas zonas más duras (H) en la zona delantera del apoyapié (15)
y en la zona superior de la columna en B (13), estando configurada
la zona (B) inferior de la columna en B que da al apoyapié (15) más
blanda que las zonas (H) más duras y en el que la zona superior de
la columna en A es una zona endurecida.
2. Panel lateral de un automóvil con un apoyapié
(7, 15) que discurre en la zona inferior, con una zona de marco de
techo (10, 16) y con columnas en A y B (8, 9; 12, 13, 14) que se
extienden entre el apoyapié (7, 15) y la zona de marco de techo
(10, 16), siendo fabricados el apoyapié (7, 15), las columnas (8, 9;
12, 13, 14) y la zona del marco de techo (10, 16) constituyendo una
sola pieza a partir de una placa de chapa de un tamaño
correspondiente, estando hecha la placa de chapa de un material de
acero altamente resistente y en el que las zonas (H) del panel
lateral (6, 11, 11a) altamente cargadas en caso de choque están
parcialmente endurecidas, caracterizado porque la placa de
chapa presenta zonas de diferente espesor por laminación parcial,
presentando las zonas de mayor espesor una dureza menor que las
zonas de menor espesor, estando previstas zonas más duras (H) en la
zona superior de la columna en A (12) y en la zona superior de la
columna en B (13), estando configurada la zona (B) de la columna en
A (12) que da al apoyapié (15) y la columna en B (13) más blanda en
comparación con las zonas más duras (H).
3. Panel lateral según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque una conexión de un travesaño del asiento
está moldeada integralmente.
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