ES2923222T3 - Elemento estructural para un automóvil y procedimiento para fabricar un elemento estructural - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un elemento estructural para un vehículo a motor, en particular una pieza de bastidor para un chasis o un habitáculo del vehículo a motor, que comprende al menos una primera y una segunda capa de fibra que forman un compuesto rígido de fibra, donde las capas de fibra son laminados juntos al menos en secciones, y que comprende al menos un conductor plano eléctrico dispuesto entre las capas de fibra y laminado con las capas de fibra. El conductor plano comprende una estructura en relieve sobre al menos una superficie que mira hacia al menos una capa de fibras. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento estructural para un automóvil y procedimiento para fabricar un elemento estructural

El objeto se refiere a un elemento estructural de automóvil así como a un procedimiento para fabricar un elemento estructural de automóvil de este tipo. Los elementos estructurales de automóvil concretos son en particular partes de bastidor para un chasis o un habitáculo de pasajeros de un automóvil. A este respecto los elementos estructurales pueden ser en particular partes de soporte, en particular partes de un bastidor de soporte de un automóvil. Además, los elementos estructurales pueden ser partes montadas en un bastidor de soporte, así como partes de chasis y partes de habitáculo de pasajeros. En particular los elementos estructurales pueden ser elementos estructurales en la parte inferior de la carrocería, en particular en la región de una bandeja colectora o la bandeja colectora en sí misma.

La utilización de materiales compuestos de fibra, en particular de plásticos reforzados con fibras de vidrio, es cada vez más importante en la fabricación de automóviles debido a su potencial de construcción ligera. Debido al aumento de exigencias en cuanto a un consumo optimizado, los fabricantes de automóviles siempre están buscando otras posibilidades de limitar el peso de vehículos, para elevar en particular el ahorro potencial de CO2.

Además, los plásticos reforzados con fibra de vidrio ofrecen la posibilidad de diseñar el comportamiento de materiales en función de la dirección, en particular mediante la orientación de las fibras en dirección transversal o longitudinal. Esto puede optimizar en particular las estructuras de soporte de automóviles en cuanto a su capacidad de carga con dirección específica.

Sin embargo, en el uso de plásticos reforzados con fibra de vidrio es desventajosa la ausencia de su conductividad eléctrica. Al contrario que en los automóviles anteriores, en los que las estructuras de soporte se formaban mediante chapas o tubos de acero o de material de aluminio, que son eléctricamente conductores, en los plásticos reforzados con fibra de vidrio esta conductividad ya no se da. En el uso de plásticos reforzados con fibra de vidrio frente a las carrocerías de chapa convencionales esto requiere nuevos conceptos de conductores. En particular deben concebirse nuevos conceptos de conductores que cubran todo el vehículo, por ejemplo también para la distribución de un potencial de masa de batería.

La publicación WO 2012/164210 A2 se hace referencia al campo de los materiales compuestos, en particular a materiales con fibras de carbono.

Para la distribución de energía eléctrica en carrocerías con plásticos reforzados con fibra de vidrio ya se conocen soluciones. Así, por ejemplo, el documento DE 10 2013 101801 A1 muestra un elemento estructural con una disposición de línea. La disposición de conducto se lamina entre las capas de fibras y permite la distribución de potencial dentro de un vehículo. En particular el uso de conductores planos, tal como se propone en el documento DE 10 2013 101801 A1 también, sin embargo encierra el riesgo de la delaminacion. Debido a las superficies lisas de un conductor plano convencional, que se inserta entre las capas de fibras, durante el funcionamiento puede producirse un desprendimiento del conductor de las capas de fibras. Esta delaminación es problemática en muchos sentidos. En particular la delaminación puede influir negativamente en la estructura y capacidad de carga del elemento estructural. Además es posible que en regiones de una delaminación penetre humedad y de este modo pueda contribuirse a una corrosión intensa del conductor.

Ante este trasfondo, el objeto se basa en el objetivo de poner a disposición un elemento estructural de automóvil de un material compuesto de fibras, que permita una distribución de potencial duradera dentro de un automóvil.

Este objetivo se consigue en concreto mediante un elemento estructural de automóvil según la reivindicación 1.

El elemento estructural de automóvil concreto puede ser en particular como una estructura de soporte de un automóvil, por ejemplo un bastidor de automóvil o una parte de un habitáculo de pasajeros. También partes montadas pueden estar formadas como elemento estructural concreto. Por ejemplo puertas, capotes de protección, guardabarros y/o frentes, parte inferior de la carrocería, bastidores de soporte o similares pueden ser elementos estructurales concretos.

El elemento estructural de automóvil concreto es una estructura de compuesto de fibra laminada. Esta dispone de al menos una primera y al menos una segunda capa de fibras. Estas dos capas de fibras están laminadas entre sí al menos parcialmente. Mediante el laminado las capas de fibras forman un compuesto de fibras esencialmente rígido y por consiguiente dan al elemento estructural su estructura corporal espacial.

La orientación de las fibras entre sí como también la orientación de las fibras dentro del elemento estructural permite adaptar el elemento estructural en cuanto a sus propiedades de flexión como en cuanto a sus propiedades de rotura al propósito de aplicación.

Para permitir una línea eléctrica dentro del vehículo, entre las al menos dos capas de fibras discurre un conductor plano eléctrico. Un conductor plano eléctrico es a este respecto en particular un conductor formado por un material macizo con una sección transversal de conductor preferentemente rectangular. El conductor plano tiene preferentemente una sección transversal de conductor mínima de 16mm2. El conductor plano es en particular rígido a la flexión y autoportante. En el conductor plano no se produce ninguna deformación elástica esencial provocada por su propio peso. El conductor plano está diseñado para soportar corrientes de más de 10 A, preferentemente de más de 50 A, en particular más de 100 A. El conductor plano por consiguiente es un conductor de energía a diferencia de un conductor de lámina, en el que entre dos láminas está introducida una lámina de metal conductora.

Para impedir que después de la producción el elemento estructural se delamine en la región del conductor plano, se propone que el conductor plano en al menos una superficie dirigida al menos a una capa de fibras presente una estructura de relieve. En este sentido, la superficie del conductor plano está frisada y/o perfilada, de modo que se forma la estructura de relieve. Mediante la estructura de relieve se produce un mejor arrastre de forma entre el conductor plano y las capas de fibras o el material compuesto que une las capas de fibras. Por consiguiente, las fibras o las capas de fibras se adhieren mejor al conductor plano e incluso en el caso de un esfuerzo mecánico no se produce una delaminación del conductor plano de al menos una de las capas de fibras.

La estructura de relieve es en particular tal que forma socavados en la superficie del conductor plano. A este respecto la estructura de relieve puede modificar la superficie de modo que en la superficie hay escotaduras, que con mayor profundidad de penetración presentan un área mayor y/o su volumen crece de manera desproporcionada con respecto a la profundidad de penetración. Los socavados pueden ser regulares y/o irregulares. El material compuesto penetra en las escotaduras y por lo tanto en los socavados, se cura y se engrana con los socavados.

La estructura de relieve es en particular tal que forma socavados una porosidad superficial del conductor plano. El conductor plano en su superficie con una profundidad de penetración entre 0 y 10mm, preferentemente también de 20mm, en particular de menos del 20 % del grosor total del conductor plano, puede presentar una porosidad entre 5 % y 50 %. La porosidad es a este respecto preferentemente una porosidad abierta. La porosidad es en particular una macroporosidad con tamaños de poro de más de 50nm.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que la estructura de relieve sea regular o irregular. Una estructura de relieve regular puede introducirse por ejemplo mediante un láser. También es posible que mediante conformación sin virutas la estructura de relieve se introduzca, por ejemplo mediante laminado, rodadura, estampado, prensado o similar. La estructura de relieve puede ser a este respecto en forma de cuadrícula o en forma de banda, en donde una forma de cuadrícula puede ser por ejemplo triangular, cuadrangular, hexagonal así como también puede presentar estructuras de cuadrícula redondas u ovaladas.

La estructura de relieve puede introducirse mediante mecanizado con láser. Mediante laminado con perfilado adecuado con un perfil positivo puede introducirse una estructura de relieve regular. Una estructura de relieve irregular puede introducirse mediante frisado, grabado por chisporroteo o similar.

La estructura de relieve de acuerdo con un ejemplo de realización puede estar formada por salientes y/o entrantes sobre al menos una superficie del conductor plano. El conductor plano puede presentar en particular una sección transversal cuadrada o rectangular. En el último caso, el conductor plano tiene dos superficies anchas y dos superficies estrechas, que están situadas en cada caso enfrentadas entre sí. En el primer caso el conductor plano tiene cuatro superficies iguales, enfrentadas entre sí. El conductor plano tiene además en los extremos respectivos en cada caso dos superficies frontales enfrentadas entre sí. Los salientes y/o entrantes pueden estar aplicados en dos superficies enfrentadas entre sí o también en solo una superficie o en todas las superficies, con excepción de las superficies frontales.

También es posible que la estructura de relieve esté formada por escotaduras que atraviesan el conductor plano. En este caso en particular es concebible una estructura cuadriculada, en la que están formadas aberturas en el conductor plano a través de las escotaduras, en las cuales puede penetrar el material compuesto, lo que provoca un arrastre de forma extraordinario entre conductor plano y material compuesto.

En este contexto en particular se prefiere en particular que el conductor plano esté formado como red de cuadricula. La cuadrícula puede ser regular o irregular. La cuadrícula puede presentar una estructura cuadriculada redonda, en particular estructura cuadriculada circular u oval como también una estructura cuadriculada poligonal, por ejemplo triangular, cuadrangular, hexagonal, octogonal o similar. La estructura cuadriculada puede estar formada por alambres o metal desplegado. En las aberturas de la red de cuadrícula puede penetrar el material compuesto para mejorar el arrastre de forma.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que el conductor plano esté formado por material macizo, en particular por un material de cobre y/o un material de aluminio. A diferencia de los conductores de cordón o conductores de tejido el conductor plano está formado en concreto preferentemente por un material macizo. El material macizo puede ser un material de cobre, en particular cobre puro o una aleación de cobre. También un material de aluminio, por ejemplo Al99,5 u otra aleación de aluminio puede utilizarse como material para el conductor plano.

Las capas de fibras son de material compuesto de fibras con fibras y una matriz de un material compuesto. Las fibras pueden ser a este respecto en particular fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de cerámica, fibras de aramida, fibras de boro, fibras de basalto, fibras naturales y/o fibras de nailon. Las fibras pueden estar colocadas a este respecto en su dirección de fibra de manera regular o irregular.

El material compuesto que une las fibras y/o capas de fibras entre sí puede ser en particular un polímero, en particular un plástico termoendurecible, una resina sintética, un elastómero y/o un termoplástico. Las capas de fibras se impregnan con el material compuesto, que a continuación se cura y por consiguiente forma una estructura estable. En este sentido, concretamente entre dos capas de fibras se inserta el conductor plano y asimismo, al mismo tiempo se impregna con las capas de fibras con el material compuesto, de modo que la matriz del material compuesto rodea tanto las capas de fibras como el conductor plano preferentemente por completo.

Para la conformación es posible que las capas de fibras, antes de que se impregnen con el material compuesto y/o antes de que el material compuesto se cure, se moldeen mediante prensado o embutición. Durante este proceso de conformación el conductor plano puede moldearse al mismo tiempo. Para ello se propone que el conductor plano en particular esté formado por un material de aluminio con recocido blando, para poder moldearse de manera especialmente sencilla. Preferentemente el moldeado se lleva a cabo mediante doblado, prensado o embutición, en donde de manera especialmente preferente el conductor plano junto con las capas de fibras está embutido a profundidad. Después del embutido el compuesto de capa de fibras y conductor plano se impregna con el material compuesto, que se cura y el elemento estructural adopta de manera duradera la estructura embutida. También la embutición puede realizarse después de la impregnación y antes del curado del material compuesto.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que el conductor plano esté formado en al menos una espira cerrada eléctricamente en el elemento estructural. Gracias a los conceptos de suministro eléctrico novedosos, necesarios debido al material compuesto de fibra, se ha demostrado que un conductor de anillo circundante es útil. Por lo tanto se propone que en un elemento estructural al menos un conductor plano forme una espira cerrada. Esto tiene la ventaja de que la espira, por un lado tiene una capacidad de carga de corriente elevada con respecto a un conductor individual, y por otro lado una redundancia elevada. Entre en cada caso dos puntos de conexión en la espira discurren dos circuitos eléctricos a través de los cuales, por un lado en cada caso, se guía aproximadamente la mitad de la corriente total y que, por otro lado, en caso de avería de un circuito, pueden asumir la conducción de corriente de este circuito averiado.

Un elemento estructural puede ser por ejemplo una parte de bastidor o una parte inferior de la carrocería. Mediante el conductor plano, que se extiende preferentemente a lo largo de toda la longitud del elemento estructural, se hace posible una distribución potencial por todo el vehículo, en particular desde el compartimento del motor hasta la parte trasera.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que en el conductor plano al menos esté formada una consola de conexión y por que la consola de conexión esté guiada fuera del material compuesto de fibras. La consola de conexión es en particular una lengüeta de conexión, que está formada de un material eléctricamente conductor, por ejemplo un material de cobre o un material de aluminio o también bimetálico. En particular una consola de conexión bimetálica, aunque también cualquier otra consola de conexión puede estar conectada en unión material con el conductor plano, por ejemplo mediante soldadura, en particular mediante soldadura por fricción, soldadura por ultrasonido o soldadura por resistencia. La consola de conexión puede tener una línea de proyección transversal a la dirección longitudinal del conductor plano, en particular perpendicular a la dirección longitudinal del conductor plano. La consola de conexión puede ser una parte plana. En el caso de una consola de conexión metálica un primer extremo de la consola de conexión puede estar formado por el material del conductor plano, un segundo extremo de la consola de conexión, que está guiado fuera del material compuesto, puede estar formado por un material distinto de este. Un primer material de la consola de conexión puede ser un material de aluminio y un segundo material de la consola de conexión puede ser un material de cobre. Un primer material de la consola de conexión puede ser un material de cobre y un segundo material de la consola de conexión puede ser un material de aluminio. En particular cuando un material de cobre está guiado fuera del material compuesto, puede conectarse a este directamente por ejemplo un conducto de cobre-cordón, en particular un conducto de cobre-cordón flexible. Esto puede ser útil en particular para conectar el conductor plano a un polo de batería. Por consiguiente un borne de polo de batería puede conectarse a través de un cable de cobre flexible con la consola de conexión. A este respecto el cable de cobre flexible puede o el conductor del cable puede estar fijado por soldadura indirecta a la consola de conexión, soldado, engarzado a presión o fijado con tornillos.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que en el conductor plano esté dispuesto un número de consolas de conexión. Las consolas de conexión pueden estar dispuestas separadas unas de otras a lo largo del conductor plano con una distancia regular o una distancia irregular. Las consolas de conexión pueden desviarse en una misma dirección y/o en diferentes direcciones del conductor plano. En particular puede el número de las conexiones reales al conductor plano puede ser menor que el número de las consolas de conexión. Por consiguiente, en el estado montado algunas de las consolas de conexión no presentan una conexión eléctrica. Esto tiene la ventaja de que una única configuración del conductor plano con un número de consolas de conexión puede utilizarse para una pluralidad de configuraciones eléctricas de vehículos. Así, los equipamientos de confort más diversos pueden conectarse a las consolas de conexión más diversas a lo largo del elemento estructural, en función de la variante de equipamiento del vehículo, con el conductor plano. Esto aumenta la flexibilidad del conductor plano considerablemente y reduce los costes de un conductor plano debido al elevado número de piezas de una única configuración con respecto a configuraciones individuales.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que al menos dos conductores planos aislados entre sí están guiados hacia el material compuesto de fibras. En particular los conductores planos pueden estar guiados unos junto a otros o unos encima de otros con de 2 a 10 capas de fibras entre los conductores planos. También puede ser suficiente que exclusivamente el material compuesto aísle los conductores planos entre sí, de modo que no haya capa de fibras alguna entre los conductores planos. Con ayuda de los varios conductores planos aislados o una red de a bordo de tensión múltiple puede estar guiada con distintos niveles de tensión y/o un polo positivo de batería como también un polo negativo de batería pueden estar guiados como línea a masa en el elemento estructural. En los conductores planos respectivos las consolas de conexión pueden estar dispuestas como ya se ha descrito anteriormente.

De acuerdo con ejemplo de realización, se propone que un primer conductor plano esté conectado eléctricamente a través de una consola de conexión con un primer cable flexible y que un segundo conductor plano esté conectado eléctricamente a través de una consola de conexión con un segundo cable flexible. La conexión con el cable flexible puede realizarse como se ha descrito anteriormente. Con ayuda del cable flexible un primer conductor plano puede conectarse por ejemplo a un primer polo de batería y un segundo conductor plano puede conectarse a un segundo polo de batería. Para ello en los cables flexibles puede estar dispuesto un borne de polo de batería.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que al menos un cable flexible esté conectado con un polo de una batería, en particular por que un cable flexible está conectado a través de un borne de polo de batería con la batería.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que al menos dos conductores planos se solapen entre sí por secciones y en la región del solape estén conectados eléctricamente entre sí, en particular a través de conexión por arrastre de forma y/o en unión material. Mediante el solape y unión en regiones de solape puede realizarse una reticulación a modo de cuadrícula de los conductores planos dentro del elemento estructural, lo que aumenta en total la redundancia y la capacidad de carga eléctrica.

De acuerdo con un ejemplo de realización se propone que el elemento estructural se al menos parte de un módulo de eje delantero y/o de un habitáculo de pasajeros. En este caso por ejemplo el conductor plano puede discurrir a través del módulo de eje delantero y el habitáculo de pasajeros puede discurrir a lo largo de toda la longitud del vehículo. También es posible que un primer elemento estructural sea un módulo de eje delantero, y un segundo elemento estructural sea un habitáculo de pasajeros y en este elemento estructural en cada caso está guiado al menos un conductor plano anteriormente descrito de la manera anteriormente descrita. En la interfaz entre ambos elementos estructurales a través de al menos una consola de conexión puede producirse una conexión eléctrica entre los conductores planos. Por consiguiente los conductores planos pueden estar conectados entre sí de elemento estructural a elemento estructural, de modo que una red de conductor unida entre sí se extiende a lo largo de todo el vehículo por los distintos elementos estructurales.

Este es el caso en particular, cuando el conductor plano se guía fuera del elemento estructural y se adentra en una región de parte trasera de vehículo. Una región de parte trasera de vehículo puede estar formada como elemento estructural o también como bastidor de soporte. Por consiguiente la conexión eléctrica puede guiarse por ejemplo partiendo del habitáculo de pasajeros hacia la región de parte trasera de vehículo.

Un aspecto adicional es un procedimiento según la reivindicación 18.

En este sentido se propone en particular que antes de que se realice la unión de las capas, el conductor plano y capas de fibras se moldeen, en particular se estiren, prensen o se embutan y solo a continuación se aplique el material compuesto, para poder reunir así las capas para formar un laminado.

A continuación, se explica con mayor detalle el objeto mediante un dibujo que muestra ejemplos de realización. En el dibujo muestran:

figura 1a-d distintas estructuras superficiales de conductores planos de acuerdo con ejemplos de realización; figura 2a una sección transversal a través de un elemento estructural con un compuesto de fibras y un conductor plano con una segunda estructura de relieve;

figura 2b una sección transversal a través de un elemento estructural con un compuesto de fibras y un conductor plano con una tercera estructura de relieve;

figura 2c una sección transversal a través de un elemento estructural con un compuesto de fibras y un conductor plano con una primera estructura de relieve;

figuras 3a-b un conductor plano con una estructura superficial en forma de cuadrícula;

figuras 4a-d un conductor plano con distintas estructuras en forma de cuadrícula;

figura 5 elementos estructurales con conductores planos y materiales compuestos de fibra;

figura 6a-b un elemento estructural con un compuesto de fibras y conductores planos;

figura 7 distintas consolas de conexión en conductores planos

La figura 1a muestra un conductor plano 2, que puede estar formado por uno de los materiales anteriormente citados. El conductor plano 2 tiene una sección transversal rectangular y dos superficies 2a anchas, así como dos superficies 2b estrechas como también dos superficies frontales 2c.

En al menos una de las superficies 2a, b puede estamparse una estructura de relieve 4, tal como está en la figura 1a sobre la superficie 2a. La estructura superficial prevista en la figura 1a es una estructura cuadriculada y regular.

La figura 1b muestra un ejemplo de realización adicional, en el que la estructura superficial 4 sobre la superficie 2a es irregular, por ejemplo mediante la introducción de una rugosidad elevada.

La figura 1c muestra un ejemplo adicional de un conductor plano 2, en el que sobre las superficies 2a y 2b está aplicada en cada caso una estructura de relieve ondulada, uniforme sobre la superficie 4.

La figura 1d muestra un ejemplo de realización adicional de un conductor plano 2, en el que está aplicado una estructura de relieve 4 en forma de banda.

La estructura de relieve 4 puede estar aplicada o bien continuamente a lo largo de un eje longitudinal sobre una, dos, tres o cuatro superficies 2a, 2b o regiones con una estructura de relieve pueden estar separadas unas de otras por regiones sin estructura de relieve.

La figura 2a muestra una sección transversal (muy simplificada) a través de un conductor plano 2 de acuerdo con la figura 1d en un compuesto de fibras. El conductor plano 2 está integrado en un conjunto compuesto de fibras 6. El conjunto compuesto de fibras 6 está formado por capas de fibras 6a-d, que están superpuestas unas sobre otras. Entre dos capas de fibras 6b, c se introduce el conductor plano con una estructura de conjunto compuesto. Entre las capas de fibras 6a - d de la estructura de compuesto 6 se introduce una matriz de un material compuesto 8. Cabe distinguir que el material compuesto 8 no solo está introducido entre las capas de fibras 6a-d, sino que penetra en la estructura de relieve de la superficie del conductor plano 2. Después del curado del material compuesto 8 el laminado de las capas de fibras 6a-d y el conductor plano 2 están unidos mediante el material compuesto 8. Mediante las elevaciones y depresiones en la superficie de la estructura de relieve 4 se produce un arrastre de forma considerablemente mejorado entre el conjunto compuesto de fibras 6 y el conductor plano 2, de modo que se contrarresta una delaminación.

La figura 2b muestra un conductor plano 2 con una estructura de relieve, que presenta socavados. Cabe distinguir que los socavados socavan la superficie del conductor plano, que limitan con el conjunto compuesto de fibras 6. El material compuesto, siempre que sea líquido, puede penetrar en estos socavados. Cuando el material compuesto 8 está curado, se engrana con los socavados, de modo que el conjunto compuesto de fibras 6 está sujeto por arrastre de forma en el conductor plano 2.

La figura 2c muestra una estructura de relieve posible adicional. En este sentido la superficie del conductor plano con una profundidad de penetración de hasta p.ej. 10mm, preferentemente también de 20mm, en particular de menos del 20 % del grosor total del conductor plano 2 es porosa. La porosidad es una porosidad abierta con un tamaño de poro de más del 50nm. La porosidad asciende a este respecto entre 10 % y 40 %, preferentemente a menos de 50 %, en particular a menos de 40 % o a menos de 30 %. La porosidad asciende a este respecto preferentemente a más de 5% o 10%. Los poros forman los socavados de la estructura de relieve, en la que puede penetrar el material compuesto 8.

La figura 3a muestra un conductor plano 2 adicional, que tiene forma de cuadrícula y presenta perforaciones. A lo largo del corte IIIb, que se muestra en la figura 3b, puede distinguirse que el material compuesto 8 penetra en la estructura cuadriculada y se coloca entre los resaltos del conductor plano 2. Después del curado del material compuesto 8 también en este caso se da una conexión muy buena mediante arrastre de forma entre las capas de fibras 6a-d y el conductor plano 2.

Las figuras 4a-d muestran distintos tipos de red de cuadricula, en donde en la figura 4a se muestra una estructura cuadriculada hexagonal, en la figura 4b una primera estructura cuadriculada romboidal, en la figura 4c una estructura cuadriculada romboidal aproximada y en la figura 4d una estructura cuadriculada con perforaciones en cada caso y resaltos del conductor plano 2. Estas y otras estructuras cuadriculadas son adecuadas para la formación del elemento estructural de acuerdo con la figura del objeto. Las estructuras cuadriculadas pueden ser de metal desplegado o alambres.

La figura 5 muestra esquemáticamente la estructura de un automóvil con distintos elementos estructurales. El automóvil presenta una estructura de absorción de choques 10, un módulo de eje delantero 12, un habitáculo de pasajeros 14 así como una parte trasera del vehículo 16. En particular los elementos estructurales en las regiones 12, 14, 16 pueden estar formadas por un material compuesto de fibras. En uno o varios elementos estructurales en las regiones 12-16 puede estar introducido un conductor plano 2 o bien como una capa o con múltiples capas con dos capas de conductor plano 2', 2". Ambas capas de conductor plano 2', 2" pueden estar aislados eléctricamente entre sí mediante al menos el material compuesto, en particular sin embargo también mediante al menos una capa de fibras. En las capas de conductor plano 2', 2" por ejemplo en la región de la parte trasera del vehículo 16 pueden estar previstas conexiones eléctricas 18a, 18b. Estas conexiones eléctricas pueden estar formadas por líneas flexibles, que están conectadas con una batería de automóvil 20 por ejemplo en cada caso a un polo de las baterías 20.

En cada una de las regiones 12, 14 un elemento estructural puede cerrado en sí mismo con un conductor plano 2 y en las transiciones entre las regiones 12-16 los conductores planos 2 respectivos pueden guiarse fuera del material compuesto y cortocircuitarse entre sí.

En una o varias de las capas de conductor plano 2', 2" pueden estar previstas consolas de conexión 22. Las consolas de conexión 22 pueden estar equipadas con líneas eléctricas 24 si fuera necesario, de acuerdo con la exigencia respectiva de una variante de equipación. El número de las consolas de conexión 22 puede ser mayor que el número real de la línea eléctrica conectada 24, para considerar las distintas variantes de exigencias.

La figura 6a muestra un elemento estructural, por ejemplo un bastidor 26 con 5 capas, en donde están dispuestas dos capas de conductor plano 2', 2" entre capas de fibras 6a-d en cada caso. Cada una de las capas de conductor plano 2', 2" puede presentar al menos una consola de conexión 22.

La disposición del conductor plano o de las capas de conductor plano 2', 2" en el compuesto de fibras está representada de nuevo en la figura 6b. Entre las capas de fibras 6a-d y un material compuesto 8 pueden estar integradas las capas de conductor plano 2', 2".

La figura 7 muestra un conductor plano 2 en una capa de compuesto 6 con dos consolas de conexión 22, que transversalmente al eje longitudinal del conductor plano 2 se desvían del conductor plano 2. Una consola de conexión 22 puede estar formada bimetálica con un primer material 22a y un segundo material 22b. A este respecto, por ejemplo, el material 22b, que está conectado con el conductor plano 2 por ejemplo en unión material, puede estar formado por el mismo material que el conductor plano 2 y la región 22a puede estar formada por un material de metal distinto de este. Por ejemplo, el material de metal de la región 22b puede ser un material de aluminio y la región del material 22a puede ser un material de cobre. En el material de cobre en la región 22a puede unirse de manera muy sencilla un cable eléctrico 24 por ejemplo de aluminio mediante soldadura indirecta, engarzado o similar.

Lista de referencias

2 Conductor plano

2', 2" Capas

2a-c Superficies

4 Estructura de relieve

6 Compuesto de fibras

6a-d Capas de fibra

8 Material compuesto

10 Estructura de absorción de choques

12 Módulo de eje delantero

14 Habitáculo de pasajeros

16 Parte trasera del vehículo

18a, b Líneas de batería

20 Batería de automóvil

22 Consola de conexión

24 Línea flexible

26 Estructura de bastidor

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Elemento estructural de automóvil con

- al menos una primera y un segunda capa de fibras (6a-d) que forman un conjunto compuesto de fibras rígido (6), en donde las capas de fibras (6a-d) están laminadas unas con otras al menos por secciones, en donde el conjunto compuesto de fibras (6) está formado por capas de fibras (6a-d) y una matriz de un material compuesto, y - al menos un conductor plano eléctrico dispuesto entre las capas de fibras (6a-d), laminado con las capas de fibras (6a-d), en donde

- el conductor plano (2) en al menos una superficie (2a-c) dirigida al menos a una capa de fibras (6a-d) presenta una estructura de relieve (4)

caracterizado

- por que el conductor plano está unido en arrastre de forma al material compuesto mediante la estructura de relieve.

2. Elemento estructural de automóvil según la reivindicación 1,

caracterizado

- por que la estructura de relieve (4) forma socavados en la superficie (2a-c) dirigida a la capa de fibras (6a-d) y/o por que la estructura de relieve (4) es regular o irregular y/o la estructura de relieve (4) tiene una porosidad de superficie del conductor plano (2) de entre el 10 % y el 50 %.

3. Elemento estructural de automóvil según las reivindicaciones 1 o 2,

caracterizado

- por que la estructura de relieve (4) está formada por salientes y/o entrantes o por que la estructura de relieve (4) está formada por escotaduras que atraviesan el conductor plano (2), y/o

- por que el conductor plano está formado como red de cuadrícula.

4. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que el conductor plano (2) está formado por material macizo, en particular por un material de cobre y/o un material de aluminio.

5. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que las capas de fibras (6a-d) están formadas por fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de cerámica, fibras de aramida, fibras de boro, fibras de basalto, fibras naturales, fibras de nailon y/o en donde el material compuesto (8) está formado por un polímero, en particular un plástico termoendurecible, resina sintética, elastómero, y/o termoplástico.

6. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que el conductor plano (2) junto con las capas de fibras (6a-d) está embutido a profundidad.

7. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que el conductor plano (2) está formado en al menos una espira conductora cerrada eléctricamente en el elemento estructural.

8. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que el conductor plano (2) se extiende a lo largo de toda la longitud del elemento estructural.

9. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que en el conductor plano (2) está formada al menos una consola de conexión (22) y por que la consola de conexión (22) está guiada fuera del conjunto compuesto de fibras (6), en particular

- por que en el conductor plano (2) está dispuesto un cierto número de consolas de conexión (22), que supera el número de las conexiones eléctricas reales en el conductor plano (2), de modo que en el estado montado al menos una consola de conexión (22) no presenta una conexión eléctrica.

10. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que al menos dos conductores planos (2) aislados entre sí están guiados en el conjunto compuesto de fibras (6), y/o

- por que un primer conductor plano (2) está conectado eléctricamente a través de una consola de conexión (22) a un primer cable flexible y por que un segundo conductor plano (2) está conectado eléctricamente a través de una consola de conexión (22) a un segundo cable flexible.

11. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que al menos un cable flexible está conectado aun polo de una batería, en particular por que un cable flexible está conectado a la batería a través de un borne de polo de batería (20).

12. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que al menos dos conductores planos (2) se solapan entre sí por secciones y en la región de solapamiento están conectados eléctricamente entre sí, en particular en arrastre de forma o en unión material.

13. Elemento estructural de automóvil según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado

- por que el elemento estructural es al menos parte de un módulo de eje delantero (12) y/o de un habitáculo de pasajeros (14), y/o

- por que al menos un conductor plano (2) está guiado fuera del elemento estructural y se adentra en una región de la parte posterior de un vehículo.

14. Procedimiento para fabricar un elemento estructural, en particular según una de las reivindicaciones anteriores, con las etapas

- facilitar una primera capa de fibras (6a),

- colocar un conductor plano (2) con una superficie (2a-c) con una estructura de relieve sobre la primera capa de fibras (6a),

- facilitar una segunda capa de fibras (6b),

- laminar la primera capa de fibras (6a), la segunda capa de fibras (6b) y el conductor plano (2) con una matriz de un material compuesto (8) de tal modo que el conductor plano se une en arrastre de forma al material compuesto mediante la estructura de relieve.

15. Procedimiento según la reivindicación 14,

caracterizado

- por que se moldean la primera capa de fibras (6a), el conductor plano (2) y la segunda capa de fibras (6b), en particular se estiran o se prensan, en particular se embuten y a continuación se recubren las capas moldeadas (2', 2") con el material compuesto (8), de tal modo que las capas (2', 2") forman un laminado.