ES2886074T3 - Pieza estructural trasera de un vehículo automóvil con uniones continuas - Google Patents

Pieza estructural trasera de un vehículo automóvil con uniones continuas Download PDF

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Abstract

Pieza estructural trasera (1) de un vehículo automóvil, que comprende al menos un pilar lateral trasero (7, 9) constituido por un conjunto de elementos constitutivos (19, 21) ensamblados entre sí, en la que los elementos constitutivos (19, 21) están fabricados, principalmente, de material de plástico y al menos algunos de los elementos constitutivos (19, 21) son solidarios entre sí a lo largo de unos segmentos de solidarización continuos, caracterizada porque los segmentos de solidarización continuos presentan cada uno una longitud mínima de 10 cm y dejan entre los mismos discontinuidades de como máximo 10 mm y porque todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos (19, 21) que no son solidarias entre sí están separadas, de dos en dos en un par, al menos 7 mm.

Description

DESCRIPCIÓN
Pieza estructural trasera de un vehículo automóvil con uniones continuas
La presente invención se refiere al campo técnico de las piezas estructurales de vehículos automóviles y, en particular, al campo de las piezas estructurales que sirven para constituir la parte trasera de la estructura de un vehículo.
En el estado de la técnica, tal como los documentos FR2983817A1, DE102010014574A1, DE102012210764 A1 y DE102012210764 A1, se conoce que las piezas estructurales que forman el esqueleto del vehículo, en ocasiones denominado carrocería o chasis, están formadas por el ensamblaje de láminas de acero, soldadas entre sí mediante puntos de soldadura próximos pero discontinuos.
Una desventaja del estado de la técnica es que la rigidez de un cuerpo formado por diversas piezas soldadas entre sí depende de la calidad y, especialmente, del número de puntos de soldadura. Es por este motivo que los puntos de soldadura de un esqueleto de un vehículo están bastante próximos. Sin embargo, por más próximos que puedan estar, los puntos de soldadura dejan entre los mismos partes de chapa no solidarias, lo que debilita el conjunto y puede ocasionar concentraciones de tensión. Otro inconveniente es que el número de chapas que forman una pieza estructural puede ser muy elevado, lo que complica la cadena de montaje. Otro inconveniente es que tanto la densidad del metal utilizado como el número de chapas conllevan un peso total elevado, lo que va en contra de los objetivos perseguidos por los fabricantes, que buscan sistemáticamente soluciones de alivio.
Un objeto de la invención es una pieza estructural trasera de un vehículo automóvil, que comprende al menos un pilar lateral trasero constituido por un conjunto de elementos constitutivos ensamblados entre sí, caracterizada porque los elementos constitutivos están realizados, predominantemente, de material de plástico y porque al menos algunos de los elementos constitutivos son solidarios entre sí a lo largo de segmentos de solidarización continuos, caracterizada porque cada uno de los segmentos de solidarización continuos presentan una longitud mínima de 10 cm y dejan entre los mismos discontinuidades de como máximo 10 mm y porque todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos que no son solidarias entre sí están separadas, de dos en dos en un par, al menos 7 mm.
Una ventaja de los segmentos de solidarización continuos es que proporcionan una unión sin interrupción entre los elementos constitutivos del pilar, lo que aumenta la rigidez y la resistencia de este último.
En la presente descripción, por material de plástico se entiende un material compuesto por una matriz de resina y, en última instancia, aditivos, fibras y rellenos. El material de plástico es, en este caso, un material moldeado o sobremoldeado, generalmente por inyección.
Por “fabricado, en su mayoría, de material de plástico” se entiende una pieza que contiene al menos un 50 % en peso de material de plástico. Por tanto, una pieza de chapa metálica que se sobremoldeará localmente con un material de plástico que represente menos de este porcentaje del peso total de la pieza no se tendría en consideración, a efectos de la invención, como realizada de material de plástico. Según la invención, el pilar lateral trasero es el que a menudo se conoce como “pilar C” por el experto en la técnica.
Según una realización particular de la pieza estructural, el material de plástico es un polímero, con el que se mezclan fibras cortadas.
Según una realización particular de la pieza estructural, el polímero se selecciona de la lista que consta de: epoxi; poliéster insaturado; viniléster; poliamida; tereftalato de polibutileno.
Según una realización particular de la pieza estructural, el material de plástico está reforzado con fibras de refuerzo, preferiblemente fibras de vidrio o fibras de carbono, presentes en una proporción comprendida entre el 30 % y el 60 % en peso del material total.
Según una realización particular de la pieza estructural, las fibras de refuerzo son fibras cortadas incrustadas en el material de plástico de al menos uno de los elementos constitutivos.
Según una realización particular de la pieza estructural, las fibras de refuerzo de un elemento constitutivo se complementan con fibras continuas unidireccionales o en forma de materiales textiles, presentes en trozos de refuerzo constituidos por estas fibras incrustadas en un material de plástico que puede ser el mismo que el del material constitutivo u otro material de plástico químicamente compatible con el del elemento constitutivo.
Según una realización particular de la pieza estructural, los segmentos de solidarización continuos son cordones de pegado.
Según una realización particular de la pieza estructural, los cordones de pegado presentan una anchura comprendida entre 8 mm y 25 mm, preferiblemente entre 10 y 20 mm.
Según una realización particular de la pieza estructural, los segmentos de solidarización continuos son líneas de soldadura termoplástica.
Según la pieza estructural, objeto de la invención, los segmentos de solidarización continuos presentan cada uno una longitud mínima de 10 cm y dejan entre los mismos discontinuidades de como máximo 10 mm.
El valor de 10 cm es un límite inferior que permite caracterizar el carácter continuo de un segmento de solidarización según la invención.
Según una realización particular de la pieza estructural, en todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos, las dos superficies de un mismo par se solidarizan entre sí mediante segmentos de solidarización continuos.
Según la pieza estructural, objeto de la invención, todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos que no son solidarias entre sí, estás separadas, de dos en dos en un par, al menos 7 mm. Según una realización particular de la pieza estructural, al menos uno de los elementos constitutivos comprende una pieza de inserción metálica.
Según una realización particular, la pieza estructural es del tipo que comprende dos pilares laterales traseros unidos por un travesaño superior.
Según una realización particular de la pieza estructural, los dos pilares laterales traseros se unen entre sí por un suelo. Según una realización particular de la pieza estructural, uno de los tres elementos constitutivos es solidario con un panel de carrocería a lo largo de segmentos de solidarización continuos.
Una ventaja de la solidarización con un panel de carrocería es que el pilar tiene una rigidez aún mayor en la ubicación del panel de carrocería, ya que este panel de carrocería añade su propia inercia al conjunto ya formado por los elementos constitutivos ensamblados por los segmentos de solidarización continuos.
La invención se comprenderá mejor tras la lectura de las figuras adjuntas, que se proporcionan a modo de ejemplo y no presentan carácter limitativo, en las que:
- la figura 1 es un boceto general de una estructura trasera de un vehículo automóvil que comprende, concretamente, un pilar lateral trasero,
- la figura 2 es una sección según el plano horizontal II-II de la figura 1, del pilar lateral trasero que porta un ala, - la figura 3 es una vista en despiece ordenado de la estructura trasera de la figura 1, antes de ensamblar las piezas que la constituyen,
- la figura 4 es una vista tridimensional y en sección según II-II que muestra el ala solidaria con la pieza estructural, - la figura 5 es una vista tridimensional de una esquina superior del pilar lateral trasero de las figuras 2 y 3, - la figura 6 es una sección según el plano vertical VI-VI de la figura 5.
En la figura 1 se representa de manera muy esquemática la parte trasera de una estructura 1 de vehículo automóvil. Esta estructura 1 comprende un lado izquierdo 3 y un lado derecho 5, formados, respectivamente, por un pilar izquierdo 7 y un pilar derecho 9. Los dos pilares 7, 9 están conectados por un, incluso más de un, travesaño superior 11 que cierra la parte trasera del techo 13, también conocido como pabellón (no totalmente representado). Un suelo (no representado) conecta la parte inferior de los dos pilares 7, 9.
Cada uno del lado derecho 5 y el lado izquierdo 3 comprende un paso de rueda 15 para una rueda trasera (no representada), así como una abertura para una luna de custodia 17. Pueden proporcionarse otras aberturas en la pieza estructural 1, para aligerarla o para cumplir funciones específicas del vehículo en cuestión. Estos detalles geométricos no se describen, dado que no son relevantes para describir la presente invención.
La estructura 1 delimita, hacia la parte trasera del vehículo, un anillo trasero, que es la zona en la que una puerta trasera 55 (figura 6) montada de manera móvil en la estructura trasera 1 se apoya en la posición cerrada.
Cada pilar 7, 9 está formado por diversos elementos constitutivos realizados, en su mayoría, de material de plástico, superpuestos entre sí y fijados entre sí mediante al menos un segmento de solidarización continuo. En el ejemplo, hay dos elementos constitutivos: un elemento constitutivo interno 19 y un elemento constitutivo externo 21, que se distinguen claramente en la sección de la figura 2 y en el despiece ordenado de la figura 3.
El elemento constitutivo interno 19 se extiende hacia la parte delantera del vehículo, delimitando los contornos de la luna de custodia 17 así como el paso de rueda 15. Comprende rebordes planos 23 orientados hacia el exterior continuos en diferentes ubicaciones y, concretamente, a lo largo de su borde interior 25 que bordea el pilar 7, 9, así como a largo de su borde exterior 25 que bordea el mismo pilar 7, 9.
El elemento constitutivo externo 21 se extiende a lo largo del pilar 7, 9 y cubre el elemento constitutivo interno 19. El elemento constitutivo externo 21 comprende rebordes planos 29 orientados hacia el interior, continuos en diferentes ubicaciones, y, concretamente, en sus bordes longitudinales 31.
Los rebordes planos 23 orientados hacia el exterior del elemento constitutivo interno 19 y los rebordes planos 29 orientados hacia el interior del elemento constitutivo externo 21 pueden superponerse, es decir, sus formas coinciden y pueden aplicarse de manera continuada una contra otra, de modo que puedan pegarse o soldarse entre sí de manera continua. En este modo de realización, por aplicarse de manera continuada se entiende el hecho de que dos rebordes opuestos estén separados entre sí por una distancia inferior al grosor de una capa de pegamento. Por tanto, la distancia no es necesariamente cero entre los dos rebordes. Dependiendo del pegamento, este grosor varía entre 0,8 mm y 1,5 mm. En el caso de una fijación por soldadura, esta distancia sería cero. En la presente realización en donde la fijación se realiza mediante pegado, en el pilar 7, 9, no existen dos pares de superficies de elementos constitutivos 19, 21 que se encuentren opuestos entre sí y separados uno con respecto a otro menos de 7 milímetros sin pegarse entre sí. Dicho de otro modo, en todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos, las dos superficies de un mismo par son solidarias entre sí mediante segmentos de solidarización continuos.
La solidarización entre los elementos constitutivos 19, 21 está garantizada por segmentos de solidarización continuos, es decir, el elemento constitutivo interno 19 y el elemento constitutivo externo 21 son solidarios entre sí a lo largo de segmentos que no presentan discontinuidad intrínseca, es decir, cada segmento es continuo de un extremo a otro y diversos segmentos también pueden colocarse uno tras otro para garantizar la solidarización del elemento constitutivo interno 19 y del elemento constitutivo externo 21. En este caso, los segmentos de solidarización continuos son segmentos de pegado.
La ausencia de discontinuidad reduce el riesgo de concentración de tensión en cualquier punto de los pilares 7 y 9 y garantiza una mayor resistencia general de este pilar 7, 9.
Gracias a la solidarización de los elementos constitutivos 19, 21 y a sus formas, los dos elementos constitutivos 19, 21, ensamblados debido a su solidarización por los segmentos de solidarización continuos, forman un cuerpo hueco 33, que proporciona al pilar 7, 9 una alta rigidez.
Cada uno de los elementos constitutivos 19, 21 está realizado de SMC (del inglés “sheet molding compound”, compuesto de moldeado de láminas) realizado de poliéster insaturado, en el que se mezclan fibras de vidrio cortadas o fibras de carbono cortadas, así como, en última instancia, en algunas partes, trozos (o “bandas”) de refuerzos con fibras continuas unidireccionales o en forma de material textil, incrustados en el mismo polímero termoendurecible. Cada componente se obtuvo depositando, en un molde de compresión, piezas en bruto de material que mezclan una matriz de resina termoendurecible como poliéster y fibras cortadas y trozos de refuerzo local, realizados de fibras continuas unidireccionales o en forma de materiales textiles, mezclados con otra resina termoendurecible estérica compatible
En una variante, uno de los elementos constitutivos 19, 21 está realizado de termoplástico y se deriva del moldeo por inyección de un termoplástico mezclado con fibras cortadas, que comprende una banda de refuerzo local realizada de fibras continuas unidireccionales o en forma de materiales textiles, mezclados con un material de plástico químicamente compatible con el termoplástico integrado en el elemento constitutivo. Esta integración puede ser el resultado de una contribución de la banda después del moldeo, mediante una técnica de fijación tal como la soldadura termoplástica, que se conoce bien por el experto en la técnica y que no se detallará en este caso.
En la figura 4 se ha representado un ala 35, que es un panel de carrocería que cubre el paso de rueda 15 y todo el montante trasero del vehículo. Esta ala 35 está pegada a los elementos constitutivos 19, 21. Más concretamente, tal como se observa en la figura 2, el ala 35 se pega, en la parte delantera en el sentido de circulación del vehículo, al elemento constitutivo interno 19 mediante los rebordes delanteros 37 de pegado de revestimiento de este último y, en la parte trasera, al elemento constitutivo externo 21 mediante los rebordes traseros 39 de pegado de revestimiento de este último. El ala 35 contribuye a la finalización del cuerpo hueco 33 y, por tanto, a aumentar la rigidez del conjunto de elementos constitutivos 19, 21, pero no es necesario cumplir con las especificaciones de cargas de rigidez de la estructura 1 del vehículo, ya que la invención ya permite volver a cerrar la sección formada por el elemento constitutivo interno 19 y el elemento constitutivo externo 21 para formar el cuerpo hueco 33.
En la figura 1 se observa que la pieza estructural 1 forma un anillo trasero adecuado para recibir una puerta trasera 55 (figura 6). Este anillo trasero presenta un asiento de junta de estanqueidad para una junta de puerta trasera (no se representa) y este asiento está formado por el elemento constitutivo externo 21 que se extiende a lo largo de toda la altura del anillo.
En la figura 5 y en su sección VI-VI representada en la figura 6 se observa la parte superior del pilar derecho 9. El elemento constitutivo interno 19 está cubierto por el elemento constitutivo externo 21 a lo largo de toda la altura del pilar 7, 9, comprendido el ángulo superior del anillo 41, en donde se ha constatado que el elemento constitutivo externo 21 está curvado para conectarse con el travesaño superior 11. Una parte terminal 47 del travesaño superior 11 cubre el elemento constitutivo externo 21 así como el elemento constitutivo interno 19. El travesaño superior 11 constituye un tercer elemento constitutivo que se superpone a los otros dos elementos constitutivos 19, 21, de modo que estos tres elementos constitutivos forman entre los mismos dos cuerpos huecos 49, que tienen una pared media en común formada por el elemento constitutivo externo 21. Los tres elementos constitutivos que son el elemento constitutivo interno 19, el elemento constitutivo externo 21 y el travesaño superior 11, están conectados de manera continua por segmentos de solidarización continuos. La pared externa de los dos cuerpos huecos 49 está realizada de la superposición del elemento constitutivo externo 21 y de la parte terminal 47 del travesaño superior 11. Tal como puede observarse en la sección de la figura 6, esta superposición es localmente directa, es decir, la distancia es cero entre el travesaño superior 11 y el elemento constitutivo externo 21, en una ubicación sustancialmente horizontal del anillo que recibe una pletina 51 que refuerza la fijación de una bisagra 53 de la puerta trasera 55, cuyos tornillos 57 intercalan el travesaño superior 11 y el elemento constitutivo externo 21.
En la figura 6 también se representa el revestimiento 59 de la puerta trasera y el revestimiento 61 del techo del vehículo, que sobresalen a la posición cerrada de la puerta trasera 55, que es la de la figura 5.
La invención no se limita a las realizaciones descritas.
Referencias utilizadas en los dibujos
Referencia Objeto designado
1 ... Estructura
3 ... Lado izquierdo
5 ... Lado derecho
7 ... Pilar izquierdo
9 ... Pilar derecho
11 ... Travesaño superior
13 ... Parte trasera del techo
15 ... Paso de rueda
17 ... Luna de custodia
19 ... Elemento constitutivo interno
21 ... Elemento constitutivo externo
23 ... Rebordes planos orientados hacia el exterior
25 ... Borde interior
27 ... Borde exterior
29 ... Rebordes planos orientados hacia el interior
31 ... Bordes longitudinales
33 ... Cuerpo hueco
35 ... Ala
37 ... Rebordes delanteros de pegado de revestimiento
39 ... Rebordes traseros de pegado de revestimiento

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Pieza estructural trasera (1) de un vehículo automóvil, que comprende al menos un pilar lateral trasero (7, 9) constituido por un conjunto de elementos constitutivos (19, 21) ensamblados entre sí, en la que los elementos constitutivos (19, 21) están fabricados, principalmente, de material de plástico y al menos algunos de los elementos constitutivos (19, 21) son solidarios entre sí a lo largo de unos segmentos de solidarización continuos, caracterizada porque los segmentos de solidarización continuos presentan cada uno una longitud mínima de 10 cm y dejan entre los mismos discontinuidades de como máximo 10 mm y porque todos los pares de superficies opuestas pertenecientes a los elementos constitutivos (19, 21) que no son solidarias entre sí están separadas, de dos en dos en un par, al menos 7 mm.
2. Pieza estructural (1) según la reivindicación 1, en la que los segmentos de solidarización continuos son cordones de pegado.
3. Pieza estructural (1) según la reivindicación 2, en la que los cordones de pegado tienen una anchura comprendida entre 8 mm y 25 mm, preferiblemente entre 10 y 20 mm.
4. Pieza estructural (1) según la reivindicación 1, en la que los segmentos de solidarización continuos son líneas de soldadura termoplástica.
5. Pieza estructural (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno de los elementos constitutivos (19, 21) comprende una pieza de inserción metálica.
6. Pieza estructural (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende dos pilares laterales traseros (7, 9) unidos por un travesaño superior (11).
7. Pieza estructural (1) según la reivindicación 6, en la que los dos pilares laterales traseros (7, 9) están unidos por un suelo.
8. Pieza estructural (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que uno de los tres elementos constitutivos (19, 21) es solidario con un panel de carrocería (35) a lo largo de los segmentos de solidarización continuos.
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