ES2554261T3 - Estructura para la sección delantera de la carrocería de un vehículo - Google Patents

Abstract

Una estructura de carrocería delantera (10) de una carrocería que tiene un compartimiento delantero (3) que está dispuesto en el lado delantero de un habitáculo de pasajeros, la cual comprende: un par de miembros laterales delanteros (11), que están situados en el interior de dicho compartimiento delantero (3) y se extienden según una dirección de delante atrás de dicha carrocería; un par de torres (16) de tirantes, las cuales están dispuestas dentro de dicho compartimiento delantero (3), a ambos lados según una dirección de la anchura de dicho compartimiento delantero (3), y en cuyo interior se han dispuesto las suspensiones para las ruedas delanteras; y un miembro de refuerzo (20), que está unido a la parte superior de dicha torre (16) de tirantes y a un miembro lateral delantero (11) que se encuentra frente a dicha torre (16) de tirantes, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro lateral delantero (11), de tal manera que dicho miembro de refuerzo (20) está caracterizado por que comprende, adicionalmente, un primer miembro de refuerzo (21), que está unido a una parte superior de una torre (16) de tirantes situada en uno de los lados según la dirección de la anchura, y a un miembro lateral delantero (11) situado en el otro lado según la dirección de la anchura, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro lateral delantero (11), y un segundo miembro de refuerzo (22), que está unido a una parte superior de una torre de tirantes situada en el otro lado según la dirección de la anchura, y a un miembro lateral delantero (11) situado en el primer lado según la dirección de la anchura, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro lateral delantero (11).

Description

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DESCRIPCION

Estructura para la seccion delantera de la carrocena de un vetuculo Campo tecnico

Esta invencion se refiere a una estructura de carrocena delantera para mejorar la rigidez de la carrocena de un automovil.

Tecnica anterior

Como es bien conocido, a fin de mejorar la eficiencia del consumo de combustible o el comportamiento de conduccion de los automoviles, o para absorber el aumento de peso que acompana a las medidas de seguridad o a versiones mas equipadas, es un objetivo la reduccion del peso de los automoviles. Por esta razon, por ejemplo, se esta utilizando chapa de acero de alta resistencia con el fin de reducir el espesor de la estructura de la carrocena y, con ello, aligerar el peso de la carrocena.

Por ejemplo, cuando se utiliza chapa de acero de alta resistencia de la clase de 590 MPa para aligerar la carrocena, se considera la posibilidad de garantizar la resistencia de la carrocena a la vez que se reduce el peso en aproximadamente un 40%, en comparacion con la chapa de acero convencional. Se han anticipado resultados muy buenos.

Por otra parte, puesto que un automovil recibe fuerzas de los baches de la superficie de la carretera cuando esta circulando, impactos cuando se pasa por encima de los bordillos de las calles, etc., y otras diversas fuerzas, se requiere rigidez a la torsion ademas de resistencia para la carrocena. Sin embargo, si se emplea chapa de acero de alta resistencia para reducir el espesor de la estructura de la carrocena, incluso aunque se haya garantizado la resistencia de la carrocena, la rigidez a la torsion por lo general disminuye.

Es decir, en chapa de acero de alta resistencia, la resistencia a la traccion de la chapa de acero se ve mejorada por el historial de tratamientos termicos, por los ingredientes, etc., pero el modulo de Young del hierro es constante y no cambia. Por esta razon, si la estructura de la carrocena se reduce en espesor, el momento de inercia polar del area se hace mas pequeno. Como resultado de ello, la rigidez a la torsion disminuye.

Por lo tanto, cuando se utiliza chapa de acero de alta resistencia, etc., a fin de conservar la resistencia de la carrocena al tiempo que se reduce el espesor de la carrocena con el fin de aligerar el peso, es tambien necesario mejorar la rigidez a la torsion.

Con respecto a la mejora de la rigidez a la torsion de la carrocena, como tecnica que se centra en la estructura de carrocena delantera, se divulga, por ejemplo, la tecnica tal como la mostrada en las PLTs 1 a 4.

Espedficamente, la PLT 1 divulga la practica de formar una parte superior de una torre de tirantes en una parte de un miembro de refuerzo de zocalo de rueda que se ha dispuesto en un borde superior de un panel de zocalo de rueda, el cual constituye el alojamiento de la rueda y une el miembro de refuerzo de zocalo de rueda a un subchasis que se extiende dentro del compartimiento del motor, segun la direccion de la anchura del vehfculo.

La PLT 2 divulga una estructura de carrocena delantera provista de unos miembros de bastidor de refuerzo que tienen extremos delanteros que estan unidos a las partes traseras de los bastidores laterales delanteros, y que tiene extremos traseros que estan unidos a unos paneles laterales situados en las partes traseras de torres de tirantes, y un miembro transversal de tablero que esta unido a las partes traseras del miembro de bastidor de refuerzo, que se extiende en sandwich en la parte inferior de una parte de capo, segun la direccion de la anchura.

La PLT 3 divulga la provision de un miembro de tablero situado en un panel de tablero que se extiende en la parte trasera del compartimiento del motor segun la direccion de la anchura.

La PLT 4 divulga la practica de formar alojamientos de tirantes como partes individuales y unir miembros laterales, nervaduras de visera, un panel de tablero y un panel de parte superior de capo a los alojamientos de tirantes, a fin de conformar todos ellos juntos de un modo integral.

El documento US 5.346.276 A divulga una estructura de apoyo de extremo delantero para el chasis de un vehfculo, del tipo que incluye un par de miembros portantes longitudinales, delanteros y laterales, izquierdo y derecho, separados entre sf, cada uno de los cuales tiene un miembro de soporte sustancialmente perpendicular y vertical, destinado a soportar una montura de tirante de suspension en una posicion situada por encima de su respectivo miembro portante longitudinal delantero, y en la que cada montura de tirante de suspension esta tambien soportada, en una porcion de extremo delantero de la misma, por un miembro portante para soporte en pendiente adicional que se extiende hacia arriba y hacia atras con respecto a un punto de union existente en cada miembro portante longitudinal delantero, en un punto situado frente a la posicion de la juntura de union del miembro de soporte perpendicular y el miembro portante longitudinal delantero.

El documento US 4.919.474 A divulga una estructura de carrocena delantera para la carrocena de un automovil, que

tiene un zocalo de rueda delantera que constituye una pared lateral de un receptaculo de motor y que soporta una suspension, la cual comprende un bastidor delantero que se extiende en una direccion longitudinal de la carrocena delantera y esta unida a una porcion inferior del zocalo de la rueda delantera, y en la que el zocalo de la rueda delantera esta provisto de una prolongacion lateral que esta suspendida lateralmente por encima de este y desde el 5 mismo, y que se extiende segun la direccion longitudinal, entre la cual se ha formado un espacio intermedio, y se ha dispuesto un elemento de aporte de rigidez en el espacio intermedio, el cual se ha asegurado a las prolongaciones laterales y tiene una rigidez superior a la del zocalo de la rueda delantera, y el zocalo de la rueda delantera esta acompanado de un refuerzo que se extiende segun la direccion longitudinal de la carrocena delantera, sobre la porcion superior del zocalo de la rueda delantera, y esta unido a la prolongacion lateral y al elemento de aporte de 10 rigidez con el fin de formar una seccion transversal cerrada en cooperacion con estos.

El documento EP 1 270 300 A divulga una mensula de soporte para una unidad de propulsion, que incluye una primera mensula y una segunda mensula, de tal manera que la primera mensula incluye una plataforma de soporte a la que esta fijado un miembro de soporte que soporta la unidad de propulsion, y una primera superficie de pared, que esta acoplada a un miembro de bastidor inferior de un receptaculo de motor de la carrocena de un vehnculo, y la 15 segunda mensula incluye una segunda superficie de pared que esta acoplada a un miembro de bastidor superior del receptaculo de motor.

Lista de citas

Literatura patente

PLT 1: Publicacion de Patente japonesa N° 2-293277 A 20 PLT 2: Publicacion de Patente japonesa N° 2009-40127 A

PLT 3: Publicacion de Patente japonesa N° 2001-130450 A PLT 4: Publicacion de Patente japonesa N° 2009-078575 A Compendio de la invencion Problema tecnico

25 Si lo que se pretende es favorecer la reduccion del peso a traves de la reduccion del espesor de la estructura de carrocena, no puede decirse, sin embargo, que sea suficiente para mejorar la rigidez a la torsion de la carrocena unicamente con el refuerzo que se ha divulgado en las anteriores PLTs 1 a 4, y en otras. Por esta razon, existe una fuerte demanda en la tecnica de una mejora mas efectiva de la rigidez a la torsion con vistas a futuras mejoras en la resistencia de la chapa de acero de alta resistencia.

30 Por otra parte, para una respuesta segura a la hora de cambiar de carril o de dirigir de otra manera un vetnculo que tiene la estructura de carrocena anterior, una estructura de carrocena delantera necesita de rigidez a la flexion lateral (horizontal). Esta rigidez a la flexion lateral, al igual que esta rigidez a la torsion, disminuye generalmente si se utiliza chapa de acero de alta resistencia para reducir el espesor de la estructura de carrocena. Por lo tanto, de la misma manera que la rigidez a la torsion, hay una fuerte demanda en la tecnica de una mejora en la rigidez a la 35 flexion lateral.

La presente invencion se ha elaborado en consideracion a esta situacion y tiene como proposito proporcionar una estructura de carrocena delantera que haga posible una mejora eficiente de la rigidez a la torsion y de la rigidez a la flexion lateral de la carrocena de un automovil, y, a su vez, una estructura de carrocena delantera que se sirva de chapa de acero de alta resistencia para reducir el espesor y, por tanto, hacer posible que el peso de una carrocena 40 se aligere eficazmente.

Solucion del problema

Para resolver este problema, los presentes inventores se implicaron en profundos estudios y, como resultado de ellos, dieron con el siguiente hallazgo.

- Al proporcionar miembros de refuerzo unidos a las partes superiores de las torres de tirantes y a los 45 miembros laterales delanteros situados de cara a las torres de tirantes y que se extienden entre estas, es posible

dispersar la carga que se transfiere a las torres de tirantes.

- Utilizando los miembros de refuerzo, es posible transmitir la carga segun la direccion de la anchura del vehnculo, que es aplicada a las partes superiores de las torres de tirantes, a los miembros laterales delanteros que estan situados frente a estas torres de tirantes.

50 La presente invencion se llevo a cabo basandose en el anterior hallazgo, y su esencia es la siguiente.

(1) Una estructura de carrocena delantera de una carrocena que tiene un compartimiento delantero, que se ha

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dispuesto en un lado delantero de un habitaculo de pasajeros, caracterizada por que comprende: un par de miembros laterales delanteros, que estan colocados en el interior de la camara delantera y se extienden en una direccion de delante atras de la carrocena; un par de torres de tirantes, que estan dispuestas en el interior del compartimiento delantero, a ambos lados de una direccion segun la anchura del compartimiento delantero, y en cuyo interior se han dispuesto las suspensiones para la rueda delantera; y un miembro de refuerzo, que esta unido a la parte superior de la torre de tirantes y a un miembro lateral delantero que esta situado frente a la torre de tirantes, y que se extiende entre estas parte superior y miembro lateral delantero.

Es de apreciar que la expresion “las partes superiores de las torres de tirantes” significa las partes que estan situadas en los lados superiores cuando se dividen las torres de tirantes que se extienden desde las partes de asiento de suspension hasta los miembros laterales delanteros, de manera que son iguales las partes superior e inferior.

(2) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en el anterior epfgrafe (1), caracterizada por que el miembro de refuerzo se extiende a lo largo de un plano perpendicular a la direccion de delante atras de la carrocena.

(3) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en uno de los anteriores epfgrafes (1) y (2), caracterizada por que el miembro de refuerzo comprende un primer miembro de refuerzo, que esta unido a una parte superior de una torre de tirantes situada en uno de los lados segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero situado en el otro lado segun la direccion de la anchura, y que se extiende entre estas parte superior y miembro lateral delantero, y un segundo miembro de refuerzo, que esta unido a una parte superior de una torre de tirantes situada en el otro lado segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero situado en el primer lado segun la direccion de la anchura, y que se extiende entre estas parte superior y miembro lateral delantero.

(4) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en uno cualquiera de los anteriores epfgrafes (1) a (3), caracterizada por que el miembro de refuerzo esta compuesto de un miembro de barra maciza.

(5) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en uno de los anteriores epfgrafes (1) y (2), caracterizada por que el miembro de refuerzo es un miembro individual que esta unido a las partes superiores de ambas torres de tirantes y a los dos miembros laterales delanteros.

(6) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en el anterior epfgrafe (5), caracterizada por que el miembro de refuerzo es un miembro de panel y por que un borde del miembro de panel segun la direccion de la anchura esta unido, a traves de toda la longitud, a las torres de tirantes y a los miembros laterales delanteros.

(7) La estructura de carrocena delantera segun se ha establecido en el anterior epfgrafe (6), caracterizada por que el miembro de panel se ha formado con una protuberancia de refuerzo.

Efectos ventajosos de la invencion

La carga que se transfiere desde las suspensiones a las torres de tirantes es transmitida, a traves de los paneles laterales o miembros superiores, etc. que constituyen los alojamientos de rueda, a la estructura de la carrocena en su conjunto. De acuerdo con la totalidad de las estructuras de carrocena delanteras de la presente invencion, se proporcionan miembros de refuerzo que se unen a las partes superiores de las torres de tirantes y a los miembros laterales delanteros que estan situados frente a las torres de tirantes y se extienden entre las mismas. Al proporcionar tales miembros de refuerzo, la carga que es transferida desde las suspensiones a las torres de tirantes se transmite, a traves de los componentes existentes (paneles laterales y miembros superiores) y tambien a traves de los miembros de refuerzo, a la estructura de carrocena en su conjunto. Por esta razon, es posible dispersar la carga que es transferida a las torres de tirantes con el fin de transmitirla a la estructura de carrocena en su conjunto, y, como resultado de ello, es posible mejorar de manera efectiva la rigidez a la torsion de la carrocena de un automovil.

Por otra parte, en todas las estructuras de carrocena delanteras de acuerdo con la presente invencion, los miembros de refuerzo estan unidos a las partes superiores de las torres de tirantes y a los miembros laterales delanteros que estan situados frente a las torres de tirantes. Por esta razon, es posible transmitir la carga segun la direccion de la anchura del vehuculo, que se aplica a las partes superiores de las torres de tirantes, a los miembros laterales delanteros que estan situados frente a las torres de tirantes. Como resultado de ello, es posible mejorar de manera efectiva la rigidez a la flexion lateral en la parte delantera de la carrocena.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista que muestra un esquema de la estructura global de una carrocena de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion;

La Figura 2 es una vista en perspectiva que muestra una estructura de carrocena delantera de acuerdo con la primera realizacion.

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La Figura 3 es una vista de la estructura de carrocena delantera de acuerdo con la primera realizacion, vista desde delante.

La Figura 4 es una vista que muestra un esquema de la estructura global de una carrocena de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion.

La Figura 5 es una vista de la estructura de carrocena delantera, vista desde delante, de acuerdo con la segunda realizacion.

La Figura 6 es una vista de la estructura de carrocena delantera, de acuerdo con una modificacion de la segunda realizacion de la presente invencion.

La Figura 7 es una vista de la estructura de carrocena delantera, vista desde delante, de acuerdo con la segunda realizacion de la presente invencion.

La Figura 8 proporciona vistas esquematicas que muestran un ejemplo de un metodo de medicion de la rigidez a la torsion de una carrocena, en las que (A) muestra una posicion de aplicacion de una carga en una direccion longitudinal de la estructura de carrocena, mientras que (B) es una vista segun se observa a lo largo de la lmea X-X de (A) y que muestra un esquema de la generacion de un par en la direccion de la anchura de la carrocena.

La Figura 9 es una vista que muestra el desplazamiento y el angulo de torsion de una carrocena antes y despues de la aplicacion de un par torsor, segun se observa desde la lmea X-X de la Figura 8(A).

La Figura 10 es una vista esquematica que muestra un ejemplo de un metodo de medicion y de calculo de una rigidez a la flexion lateral de la carrocena.

La Figura 11 es una vista que muestra el desplazamiento de la carrocena antes y despues de la aplicacion de la carga segun la direccion de la anchura, tal y como se observa desde la lmea Y-Y de la Figura 10.

Descripcion de realizaciones

En lo que sigue, haciendo referencia a la Figuras 1 a 3, se explicara una primera realizacion de la presente invencion. La Figura 1 es una vista que muestra una carrocena 1 que tiene una estructura de carrocena delantera 10 de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion. La carrocena 1 esta provista de un habitaculo 2 de pasajeros que forma un espacio dentro del que se montan el conductor y los pasajeros, y un compartimiento delantero 3 que se ha dispuesto en el lado de delante del habitaculo 2 de pasajeros (lado izquierdo en la Figura 1). En la presente realizacion, en el interior del compartimiento delantero 3 se ha montado un motor o propulsor u otra unidad propulsora destinada a accionar las ruedas. Por otra parte, en la presente realizacion, el material principal de la carrocena 1 es acero de alta resistencia.

La estructura de carrocena delantera 10 de acuerdo con la presente realizacion esta provista de un par de miembros laterales delanteros 11 que estan situados en el interior del compartimiento delantero 3 (en particular, en la presente realizacion, en la parte inferior del interior de la camara delantera 3) y que se extienden en una direccion de delante atras de la carrocena 1, y de un par de miembros superiores 12 que se extienden en la parte superior de los dos extremos del compartimiento delantero 3 segun la direccion de la anchura, en la direccion de delante atras de la carrocena 1. La estructura de carrocena delantera 10 esta provista, de manera adicional, de un panel 13 de tablero que se extiende en la direccion de la anchura de la carrocena 1 y que separa el habitaculo 2 de pasajeros y el compartimiento delantero 3, y de un par de paneles laterales 14 que se extienden desde los miembros superiores 12 hasta la parte inferior.

Los paneles laterales 14 estan provistos de alojamientos de rueda delanteros 15 y de torres 16 de tirantes. Los alojamientos de rueda delanteros 15 sobresalen hacia dentro segun la direccion de la anchura de la carrocena 1 y estan hechos de manera tal, que se unen con los miembros laterales delanteros 11 por la parte inferior. Los alojamientos de rueda delanteros 15 estan estructurados de manera que se abren hacia fuera. En los lados interiores se disponen las ruedas delanteras (no mostradas).

Por otra parte, las torres 16 de tirantes estan formadas por los alojamientos de rueda delanteros 15, y los paneles laterales 17 situados en la parte superior de las mismas sobresalen hacia el interior de la carrocena 1 segun la direccion de la anchura. Viendo esto de otro modo, puede decirse que las torres 16 de tirantes se han proporcionado de manera que emergen hacia arriba hasta dar con la parte superior desde los alojamientos de rueda delanteros 15. En particular, en la presente realizacion, las alturas de las partes superiores de las torres 16 de tirantes son sustancialmente las mismas que las alturas de los miembros superiores 12. Cualquiera que sea el caso, el par de torres 16 de tirantes se ha dispuesto dentro del compartimiento delantero 3, en los dos lados del compartimiento delantero 3 segun la direccion de la anchura. Por otra parte, en el interior de las torres 16 de tirantes se han dispuesto las suspensiones para las ruedas delanteras (no mostradas). En las partes 17 de asiento de suspension de las torres 16 de tirantes se aseguran los extremos superiores de las suspensiones de las ruedas delanteras.

Ademas, en la presente realizacion, se han proporcionado unos miembros de refuerzo 20 que estan unidos a las

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partes superiores de las torres 16 de tirantes y a los miembros laterales delanteros 11 que estan situados frente a las torres 16 de tirantes y se extienden entre las mismas. Aqm, la expresion “las partes superiores de las torres 16 de tirantes” significa las partes que estan situadas en los lados superiores cuando se dividen las torres de tirantes que se extienden desde las partes 17 de asiento de suspension hasta los miembros laterales delanteros 11, con igualdad entre las partes superior e inferior.

Se explicaran de forma mas concreta los miembros de refuerzo 20. Aqm, como se ha explicado anteriormente, los miembros laterales delanteros 11 y las torres 16 de tirantes estan dispuestos a ambos lados del vetuculo segun la direccion de la anchura. Los que estan dispuestos a uno de los lados segun la direccion de la anchura (en la Figura 3, el lado izquierdo) se han indicado como 11L y 16L, en tanto que los que se han dispuesto en el otro lado segun la direccion de la anchura (en el lado opuesto segun la direccion de la anchura, desde encima de uno de los lados segun la direccion de la anchura; en la Figura 3, el lado derecho) se han indicado como 11R y 16R.

Los miembros de refuerzo 20 estan provistos de un primer miembro de refuerzo 21 que esta unido a una parte superior de una torre 16L de tirantes de uno de los lados segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero 11R del otro lado segun la direccion de la anchura, y que se extiende entre los mismos, y un segundo miembro de refuerzo 22 que esta unido a una parte superior de una torre 16R de tirantes situada en el otro lado segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero 11L del primer lado segun la direccion de la anchura. En la presente realizacion, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 se extienden, ambos, a lo largo de planos perpendiculares a la direccion de delante atras de la carrocena (planos verticales).

El primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 estan formados, por ejemplo, por tubos de acero conformados con una forma sustancialmente cilmdrica. Los primeros extremos estan unidos a las partes superiores de las torres 16 de tirantes, en tanto que los otros extremos estan unidos a los miembros laterales delanteros 11 por soldadura.

Aqm, cuando se observan desde la parte delantera de la carrocena 1, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo estan dispuestos cruzandose el uno con el otro. Las partes intersecantes del primer miembro de refuerzo 21 y del segundo miembro de refuerzo 22 no estan restringidas la una por la otra.

De acuerdo con la estructura de carrocena delantera 10 de la presente realizacion que se ha configurado de esta manera, puesto que se han proporcionado los miembros de refuerzo 20 segun se ha mencionado en lo anterior, la carga que es transferida desde las torres 16 de tirantes puede ser dispersada a los miembros laterales delanteros 11 por el primer miembro de refuerzo 21 y por el segundo miembro de refuerzo 22.

Es decir, la carga que es transferida desde la torre 16L de tirantes de uno de los lados segun la direccion de la anchura, es transmitida no solo al miembro superior 12 y al miembro lateral delantero 11L de uno de los lados segun la direccion de la anchura, sino tambien, a traves del primer miembro de refuerzo 21, al miembro lateral delantero 11R del otro lado segun la direccion de la anchura. Debido a ello, la deformacion de la torre 16L de tirantes como consecuencia de la carga es suprimida. De la misma manera, la carga que se transfiere a la torre 16R de tirantes situada en el otro lado segun la direccion de la anchura, es transmitida no solo al miembro superior 12 y al miembro lateral delantero 11R situados en el otro lado segun la direccion de la anchura, sino tambien, a traves del segundo miembro de refuerzo 22, al miembro lateral delantero 11L situado en el primer lado segun la direccion de la anchura. Debido a ello, la deformacion de la torre 16R de tirantes como consecuencia de la carga se ve suprimida. A consecuencia de esto, es posible mejorar la rigidez a la torsion de la carrocena 1 en su conjunto.

Por otro lado, las partes 17 de asiento de suspension de las torres 16 de tirantes son, en ocasiones, sometidas a carga segun la direccion de la anchura del vehfculo conjuntamente con el giro del vetuculo, etc. Con arreglo a la estructura de carrocena delantera 10 de la presente realizacion, la carga segun la direccion de la anchura del vetuculo que es transferida desde la torre 16L de tensores de uno de los lados segun la direccion de la anchura, es transmitida no solo al miembro superior 12 y al miembro lateral delantero 11L de ese mismo lado segun la direccion de la anchura, sino tambien, a traves del primer miembro de refuerzo 21, al miembro lateral delantero 11R situado en el otro lado segun la direccion de la anchura. Similarmente, la carga segun la direccion de la anchura del vetuculo que es transferida desde la torre 16R de tirantes del otro lado segun la direccion de la anchura, es transmitida no solo al miembro superior 12 y al miembro lateral delantero 11R del otro lado segun la direccion de la anchura, sino tambien, a traves del segundo miembro de refuerzo 22, al miembro lateral delantero 11L situado en el primer lado segun la direccion de la anchura. Como consecuencia de ello, es posible mejorar la rigidez a la flexion lateral de la parte delantera de la carrocena.

Por otra parte, puesto que el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 estan dispuestos a lo largo de planos perpendiculares a la direccion de delante atras de la carrocena 1 (planos verticales), es posible transmitir eficazmente la carga que es transferida desde las torres 16 de tirantes a los miembros laterales delanteros 11. Como consecuencia de ello, es posible suprimir en mayor medida la deformacion de torsion de la estructura de carrocena delantera 10 y es posible mejorar la rigidez a la torsion de la carrocena 1 en su conjunto.

A continuacion, haciendo referencia a la Figura 4 y a la Figura 5, se explicara una segunda realizacion de la

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presente invencion. La Figura 4 es una vista que muestra una carrocena 51 que tiene una estructura de carrocena delantera 60 de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion. Es de apreciar que a los miembros que son similares a los de la primera realizacion se les han asignado las mismas notaciones de referencia y se han omitido descripciones detalladas.

En la estructura de carrocena delantera 60 de acuerdo con la segunda realizacion, se ha dispuesto a modo de miembros de refuerzo un miembro de panel individual 70 que esta unido al par de miembros laterales delanteros 11 y al par de torres 16 de tirantes. En particular, en la presente realizacion, el borde del miembro de panel 70 en la direccion de la anchura esta unido en toda su longitud a las torres 16 de tirantes y a los miembros laterales delanteros 11. Por lo tanto, en la presente realizacion, puede decirse que el miembro de panel 70 esta unido tanto a las partes superiores como a las partes inferiores de las torres 16 de tirantes.

Mas detalladamente, el borde 70L de uno de los lados del miembro de panel 70 segun la direccion de la anchura esta unido a las partes superior e inferior de la torre 16L de tirantes situada a uno de los lados segun la direccion de la anchura, y al miembro lateral delantero 11L.

Por otra parte, el borde 70R del otro lado del miembro de panel 70 segun la direccion de la anchura esta unido a las partes superior e inferior de la torre 16R de tirantes situada al otro lado segun la direccion de la anchura, y al miembro lateral delantero 11R. En la presente realizacion, el miembro de panel 70 esta dispuesto a lo largo del plano perpendicular a la direccion de delante atras de la carrocena 51 (plano vertical).

El miembro de panel 70 esta hecho de chapa de acero. Este esta unido en toda su longitud, por el borde segun la direccion de la anchura, por soldadura por laser, a la torre 16 de tirantes y al miembro lateral delantero 11. Por otra parte, el miembro de panel 70 se ha formado con una protuberancia de refuerzo 75 para mejorar la resistencia del miembro de panel 70 en sf. En la presente realizacion, tal y como se muestra en la Figura 5, se han formado una pluralidad de protuberancias de refuerzo 75 que se extienden segun la direccion de la anchura. Por otra parte, en la presente realizacion, las protuberancias de refuerzo 75 se han formado mediante una prensa y estan hechas con formas de seccion transversal rectangular, con un unico lado abierto.

De acuerdo con la estructura de carrocena delantera 60 de la presente realizacion configurada de esta manera, puesto que se ha proporcionado a modo de miembros de refuerzo el miembro de panel 50 antes mencionado, la carga que es transferida desde la torre 16 de tirantes puede ser dispersada por el miembro de panel 70 a los miembros laterales delanteros 11. De acuerdo con ello, es posible suprimir la deformacion debida a la carga que se transfiere desde las torres 16 de tirantes por parte del miembro de panel 70. Como resultado de ello, es posible mejorar la rigidez a la torsion de la carrocena 51 en su conjunto. Por otra parte, de la misma manera que con la primera realizacion, es posible, tambien, mejorar la rigidez a la flexion lateral en la parte anterior de la carrocena.

Por otra parte, en la presente realizacion, puesto que el miembro de panel 70 se ha dispuesto a lo largo de un plano perpendicular a la direccion de delante atras de la carrocena 51 (plano vertical), la carga que es transferida desde las torres 16 de tirantes puede ser eficazmente transmitida a los miembros laterales delanteros 11. Como consecuencia de ello, es posible mejorar adicionalmente la rigidez a la torsion de la carrocena 51 en su conjunto.

Por otro lado, puesto que el miembro de panel 70 se ha formado con unas protuberancias de refuerzo 75, el miembro de panel 70, en sf, puede ser mejorado en su resistencia y la deformacion puede ser suprimida. Puede suprimirse, por lo tanto, en una mayor medida la deformacion de torsion de la estructura de carrocena delantera 60.

Por otra parte, en la presente realizacion, el miembro de panel 70 esta unido en toda la longitud de su borde segun la direccion de la anchura, por soldadura por laser, a las torres 16 de tirantes y a los miembros laterales delanteros 11. Por esta razon, la resistencia de la union del miembro de panel 70 a las torres 16 de tirantes y a los miembros laterales delanteros 11 se ve mejorada, y puede suprimirse la deformacion de torsion de la estructura de carrocena delantera 60.

Por otra parte, de acuerdo con la presente realizacion, puede evitarse que, en el momento de un impacto, las partes que se encuentran alojadas dentro de la camara delantera 53 se introduzcan en el habitaculo 52 de pasajeros a traves del miembro de panel 70.

Se han explicado algunas realizaciones de la presente invencion, pero la presente invencion no esta limitada a las realizaciones anteriores. Pueden llevarse a cabo diversos cambios dentro de un alcance que no se desvfa de la esencia de la invencion.

Por ejemplo, en las realizaciones anteriores se ha explicado el caso en el que el material principal de la carrocena es acero de alta resistencia, pero toda la carrocena o parte de ella puede hacerse tambien de aluminio, FRP u otro material que pueda ser generalmente utilizado para una carrocena. Por otro lado, se ha utilizado acero de alta resistencia para los miembros de refuerzo, si bien puede utilizarse tambien aluminio, FRP u otros materiales. Ademas de ello, no tienen por que darse, necesariamente, a las protuberancias de refuerzo secciones transversales de formas rectangulares abiertas por uno solo de sus lados. Estas pueden hacerse tambien con formas trapezoidales abiertas por uno de sus lados, o con formas semicirculares, formas semiovales o diversas otras formas.

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Por otro lado, la primera realizacion se ha explicado suponiendo que el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 estan formados por tubos de acero conformados de manera aproximadamente cilmdrica, pero la invencion no esta limitada por esto. Por ejemplo, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 pueden consistir en miembros de barra con formas en seccion transversal diferentes de las formas cilmdricas, tales como formas rectangulares. Por otra parte, estos pueden tambien haberse hecho con lados centrales mas gruesos o haberse conformado de forma abocardada hacia fuera, en direccion a los extremos.

Por otra parte, en la primera realizacion, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 estan unidos por soldadura a las partes superiores de las torres 16 de tirantes y a los miembros laterales delanteros 11, pero el metodo de union no esta limitado por esto. Es tambien posible emplear, por lo tanto, como metodo de union un sistema que utilice pernos o remaches, etc. para el aseguramiento, u otros metodos.

Por otro lado, en la primera realizacion, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 pueden tambien estar constituidos por unos miembros de barra maciza (alambres o barras de acero, etc.). En este caso, el espacio ocupado por el primer miembro de refuerzo 21 y por el segundo miembro de refuerzo 22 puede mantenerse pequeno. Y, como resultado de ello, es posible utilizar de manera eficaz el espacio al tiempo que se mejora la rigidez a la torsion. Aqm, por ejemplo, cuando una carga dirigida hacia arriba es transferida a uno de los lados segun la direccion de la anchura, una fuerza de traccion actua sobre el primer miembro de refuerzo 21, que une la torre 16 de tirantes de uno de los lados segun la direccion de la anchura y el miembro lateral delantero 11 del otro lado segun la direccion de la anchura, pero esta fuerza de traccion puede ser recibida por el primer miembro de refuerzo 21 constituido de cable de acero, de manera que se suprime la deformacion de torsion de la carrocena 1.

Por otra parte, en la primera realizacion, como se ha explicado en lo anterior, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 se extienden, ambos, a lo largo de planos perpendiculares a la direccion de delante atras de la carrocena. Sin embargo, no tienen, necesariamente, que extenderse a lo largo de los planos. Pueden extenderse tambien a lo largo de planos inclinados con respecto a estos planos. Ademas, los planos a lo largo de los cuales se extienden el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 no tienen, necesariamente, que ser paralelos. Los miembros pueden tambien haberse formado de manera que se extienden en planos que no son paralelos entre sf. Sin embargo, estos primer miembro de refuerzo 21 y segundo miembro de refuerzo 22 estan dispuestos, preferiblemente, de manera sustancialmente simetrica con respecto a un plano que se extiende segun la direccion de delante atras de la carrocena, por el centro de la carrocena segun la direccion de la anchura.

Ademas, en la primera realizacion, las partes intersecantes del primer miembro de refuerzo 21 y del segundo miembro de refuerzo 22 se han formado de tal manera que no estan restringidas la una por la otra, pero estos primer miembro de refuerzo 21 y segundo miembro de refuerzo 22 pueden tambien haberse formado de tal modo que estan unidas o sujetadas entre sf. En este caso, el primer miembro de refuerzo 21 y el segundo miembro de refuerzo 22 pueden haberse dispuesto en el mismo plano. Debido a esto, la carrocena puede mejorarse adicionalmente en cuanto a rigidez a la torsion.

Por otra parte, en la segunda realizacion, la explicacion se proporciono suponiendo que el miembro de panel 70 se habfa provisto de unas protuberancias de refuerzo 75 que se extienden en la direccion de la anchura, pero la forma de las protuberancias de refuerzo 75 no esta limitada por la forma de las Figuras 4 y 5. En consecuencia, en lugar del miembro de panel 70 que se ha mostrado en las Figuras 4 y 5, por ejemplo, segun se muestra en la Figura 6, es tambien posible utilizar un miembro de panel 80 que este provisto de una protuberancia 85 que se extiende entre la parte superior de la torre 16L de tirantes situada a uno de los lados segun la direccion de la anchura, y el miembro lateral delantero 11R situado en el otro lado segun la direccion de la anchura, y de una protuberancia 86 que se extiende entre la parte superior de la torre 16R de tirantes situada en el otro lado segun la direccion de la anchura, y el miembro lateral delantero 11L situado en el primer lado segun la direccion de la anchura. Alternativamente, tal y como se muestra en la Figura 7, puede utilizarse tambien un miembro de panel 90 que esta provisto de una pluralidad de protuberancias 95 en forma de X segun la direccion de la anchura del vehfculo.

Por otra parte, en la segunda realizacion, la explicacion se proporciono suponiendo que el miembro de panel 70 se soldaba por calor a lo largo de toda la longitud del borde segun la direccion de la anchura, pero el metodo de unir el miembro de panel 70 no esta limitado a esto. Por lo tanto, pueden tambien emplearse como metodo de union, el metodo de utilizar soldadura, el metodo de utilizar soldadura por puntos, el metodo de utilizar pernos, remaches, etc., y otros metodos.

Ademas de ello, en la segunda realizacion, segun se ha explicado anteriormente, el miembro de panel 70 se extiende a lo largo de un plano perpendicular a la direccion de delante atras de la carrocena. Sin embargo, este no tiene por que extenderse, necesariamente, a lo largo de este plano. Puede extenderse tambien a lo largo de un plano inclinado con respecto a este plano.

Por otra parte, las presentes realizaciones se han explicado suponiendo que el compartimiento delantero montaba un motor, propulsor u otra unidad propulsora, pero la invencion no esta limitada a ello. Puede utilizarse tambien como compartimiento para el equipaje, etc.

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Por otra parte, la estructura de carrocena delantera de acuerdo con la presente invencion puede, por supuesto, ser aplicada no solo a un automovil que monta un motor de combustion interna, sino tambien a un vehnculo hnbrido o a un vehnculo en el que los motores se han proporcionado en las ruedas, etc. Notese que, en el vehnculo electrico anteriormente mencionado, etc., como no hay necesidad de montar un motor de gran tamano dentro de la camara delantera, el primer miembro de refuerzo y el segundo miembro de refuerzo pueden disponerse de forma fiable.

Por otra parte, la forma de la carrocena en su conjunto no esta limitada por la que se ha representado en la Figura 1 y en la Figura 4. Puede tambien hacerse del tipo de coche familiar, del tipo de monovolumen, del tipo de SUV [vetnculo utilitario deportivo -“sport utility vehicle”-], o con otra forma.

Ejemplos

Aqm, a fin de confirmar el efecto sobre la presente realizacion, por ejemplo, se utilizo la tecnica que se ha mostrado en la Figura 8 y en la Figura 9 para calcular la rigidez a la torsion, en tanto que se utilizo la tecnica que se muestra en la Figura 10 para calcular la rigidez a la flexion lateral.

A continuacion, en primer lugar, haciendo referencia a la Figura 8 y a la Figura 9, se explicara el metodo de medicion y calculo de la rigidez a la torsion. La Figura 8 es una vista conceptual que muestra el metodo de medicion y calculo de la rigidez a la torsion de la carrocena sin montar (carrocena) 100, en tanto que la Figura 9 es una vista para representar la rigidez a la torsion basandose en la torsion de la posicion 100F del eje delantero (posicion segun la direccion de delante atras de la carrocena en la que se ha dispuesto el arbol delantero), sobre la base de la posicion 100R del eje trasero (posicion segun la direccion de delante atras de la carrocena en la que se ha dispuesto el arbol trasero).

Para medir la rigidez a la torsion, por ejemplo, tal como se muestra en la Figura 8(A), la carrocena sin montar 100 se sujeta en la posicion 100R del eje trasero, y la rigidez a la torsion espedfica promedio GJ que se obtiene por la aplicacion del par de torsion en la posicion 100F del eje delantero, se utiliza para la evaluacion (G: modulo de rigidez, J: momento de inercia polar del area).

Espedficamente, en la posicion 100R del eje trasero, se sujeta la carrocena sin montar 100 (por ejemplo, se aseguran las partes Rl y Rr de asiento de suspension de las torres de tirantes traseras) y los extremos superiores de unas barras simuladas 101 se sujetan a las partes Fl y Fr de las torres de tirantes delanteras. En este estado, una mesa basculante 102 a la que se han fijado los extremos inferiores de las barras simuladas 101, se hace girar alrededor del eje O. Debido a esto, se aplica un par de torsion T a las partes Fl y Fr de asiento de suspension de las torres de tirantes delanteras (vease la Figura 8(B)).

La Figura 9 es una vista que muestra la seccion transversal de carrocena en la posicion 100F del eje delantero, vista desde la lmea X-X de la Figura 8(A). La rigidez a la torsion espedfica GJ se calcula basandose en los desplazamientos izquierdo y derecho, 8l y Sr, de la carrocena que se producen en la posicion 100F del eje delantero en el momento de la aplicacion del anterior par de torsion T. Es de apreciar que, en la Figura 9, las referencias 100C, la cual se muestra por la lmea de pares de puntos y trazos, y 100D, que se muestra por la lmea continua, indican la carrocena (forma exterior) antes y despues de la aplicacion del par de torsion T.

Aqm, puesto que el angulo de torsion 0 (rad) debido al par de torsion T es pequeno, puede ser aproximado como 0 « tan0 = ((Sl + Sr) / B); (B es la dimension de la anchura de la carrocena en relacion con la aplicacion del par de torsion T en la posicion 100F del eje delantero).

Rigidez a la torsion espedfica GJ = (T / (0 / distancia entre ejes L)) = (T ■ B ■ distancia entre ejes L) / (Sl + Sr)

(Vease, por ejemplo, la publicacion “Strength of Automobiles” (Resistencia de los automoviles), Sankaido, 30 de octubre de 1990, segunda edicion.)

A continuacion, haciendo referencia a la Figura 10 y a la Figura 11, se explicara el metodo de medicion y calculo de la rigidez a la flexion lateral. La Figura 10 es una vista conceptual que muestra el metodo de medicion de la rigidez a la flexion lateral de la carrocena sin montar 100, en tanto que la Figura 11 es una vista que ilustra la rigidez a la flexion lateral basandose en el desplazamiento segun la direccion de la anchura en la posicion 100F del eje delantero. Como se muestra en la Figura 10, a la hora de medir la rigidez a la flexion lateral, en lugar de en la posicion 100R del eje trasero, la carrocena es sujetada por las partes medias 105 de los estribos laterales.

Por otra parte, de la misma manera que en la Figura 8(B), los extremos superiores de las barras simuladas 101 son fijados a las partes Fl y Fr de asiento de suspension de las torres de tirantes delanteras. En este estado, una mesa basculante 102 a la que se han fijado los extremos inferiores de las barras simuladas 101 y 101, se mueve en la direccion de la anchura del vehnculo y, como consecuencia de esto, se aplica una carga L segun la direccion de la anchura a las partes Fl y Fr de asiento de suspension pertenecientes a las torres de tirantes delanteras.

La Figura 11 es una vista que muestra la seccion transversal de la carrocena en la posicion 100F del eje delantero, segun se observa desde la lmea Y-Y de la Figura 10. El valor de la rigidez a la flexion lateral se calcula basandose en el desplazamiento Sw en la direccion de la anchura de la carrocena que se produce en la posicion 100F del eje

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delantero cuando se aplica la carga L en la direccion de la anchura. Notese que, en la Figura 11, las referencias 100E, la cual se muestra por la lmea de pares de puntos y trazos, y 100F, que se muestra por la lmea continua, indican la carrocena (forma exterior) antes y despues de la aplicacion de la carga L en la direccion de la anchura. En este caso, la rigidez a la flexion lateral se expresa como sigue: Rigidez a la flexion lateral = Carga transferida L / desplazamiento puntual de carga 8w.

En este ejemplo, en calidad de ejemplo convencional, se utilizo un modelo en el que no se habfan dispuesto el primer miembro de refuerzo y el segundo miembro de refuerzo, ni el miembro de panel. Como ejemplo de la invencion, tal como se muestra en la primera realizacion, se utilizo un modelo en el que se habfan dispuesto el primer miembro de refuerzo y el segundo miembro de refuerzo. Notese que el primer miembro de refuerzo y el segundo miembro de refuerzo eran tubos de acero con un diametro exterior de 20 mm y un espesor de 2 mm.

El metodo de medicion y calculo anterior se utilizo para calcular la rigidez a la torsion y la rigidez a la flexion lateral. Como resultado de ello, en el ejemplo de la invencion, se confirmo que la rigidez a la torsion se mejoro en el 5,49% y la rigidez a la flexion lateral se mejoro en el 26%, en comparacion con el ejemplo convencional.

Aplicabilidad industrial

Al mejorar la rigidez a la torsion y la rigidez a la flexion lateral de la estructura de carrocena de un automovil, es posible mejorar la estabilidad mientras se esta conduciendo el automovil, de manera que existe una gran aplicabilidad industrial.

Lista de signos de referencia

1, 51

carrocena

2, 52

habitaculo de pasajeros

3, 53

compartimiento delantero

10, 60

estructura de carrocena delantera

20

miembro de refuerzo

21

primer miembro de refuerzo

22

segundo miembro de refuerzo

70

miembro de panel

75

protuberancia de refuerzo

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. - Una estructura de carrocena delantera (10) de una carrocena que tiene un compartimiento delantero (3) que esta dispuesto en el lado delantero de un habitaculo de pasajeros, la cual comprende:

   un par de miembros laterales delanteros (11), que estan situados en el interior de dicho compartimiento delantero (3) 5 y se extienden segun una direccion de delante atras de dicha carrocena;

   un par de torres (16) de tirantes, las cuales estan dispuestas dentro de dicho compartimiento delantero (3), a ambos lados segun una direccion de la anchura de dicho compartimiento delantero (3), y en cuyo interior se han dispuesto las suspensiones para las ruedas delanteras; y

   un miembro de refuerzo (20), que esta unido a la parte superior de dicha torre (16) de tirantes y a un miembro lateral 10 delantero (11) que se encuentra frente a dicha torre (16) de tirantes, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro lateral delantero (11), de tal manera que dicho miembro de refuerzo (20) esta caracterizado por que comprende, adicionalmente, un primer miembro de refuerzo (21), que esta unido a una parte superior de una torre (16) de tirantes situada en uno de los lados segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero (11) situado en el otro lado segun la direccion de la anchura, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro 15 lateral delantero (11), y un segundo miembro de refuerzo (22), que esta unido a una parte superior de una torre de tirantes situada en el otro lado segun la direccion de la anchura, y a un miembro lateral delantero (11) situado en el primer lado segun la direccion de la anchura, y que se extiende entre esta parte superior y este miembro lateral delantero (11).
2. 2. - La estructura de carrocena delantera de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que dicho miembro 20 de refuerzo (20) se extiende a lo largo de un plano perpendicular a la direccion de delante atras de la carrocena.
3. 3. - La estructura de carrocena delantera de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizada por que dicho miembro de refuerzo (20) esta compuesto por un miembro de barra maciza.