MX2015004893A - Componente de vehiculo de motor resistente a deformacion termica. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un componente (30) de una carrocería de vehículo de motor, que incluye un primer panel (31) y un segundo panel (32), que tiene un segundo coeficiente de expansión térmica lineal que es mayor que el primer coeficiente de expansión térmica lineal del primer panel, y que además incluye un primer miembro de conexión (35) que tiene un tercer coeficiente de expansión térmica lineal que es inferior al primero, y que se conecta al primer panel (31).

Description

COMPONENTE DE VEHÍCULO DE MOTOR RESISTENTE A DEFORMACIÓN TÉRMICA La presente invención se refiere a partes de carrocería de vehículos de motor, ya sea de partes fijas o de partes corredizas.

Las partes de carrocería en su mayoría son de chapa metálica, con mayor frecuencia de acero. También resultan cada vez más partes de carrocería de plástico, tales como parachoques, compuertas, guardafangos, etc., que coexisten con sus interfaces con partes restantes de metal, tales como guardafangos, capotas, puertas, etc.

Estas partes de plástico pueden presentar defectos que principalmente son perceptibles en el tablero exterior por el hecho de que este último es exteriormente visible, particularmente en la periferia de tal tablero exterior.

Se sabe cómo manejar las diferencias de expansión bajo el efecto de temperatura, especialmente con calor en razón de una fuerte luz solar de diferentes maneras.

De esta manera se sabe cómo elegir los materiales constitutivos de esas partes según su CLTE, abreviatura inglesa para «Coeficiente de Expansión Térmica Lineal», o coeficiente de dilatación térmica lineal en español. Se sabe también cómo efectuar tales partes, protegiendo los refuerzos para evitar las distorsiones excesivas. De esta manera, por su dimensionamiento, particularmente el espesor o forma de las nervaduras, o al referirse a los refuerzos en un material más eficiente, se mejora la rigidez de las partes relevantes.

Se sabe también cómo tratar los defectos de forma local, es decir parte del tablero de instrumentos que se desplaza y las salientes demasiado pronunciadas son los más perceptibles.

La opción se limita a los materiales plásticos constitutivos de estas partes. De hecho se trata de un compromiso téenico-económico destinado a responder a distintas cláusulas vinculantes de especificaciones. Es frecuente que, bajo ciertas condiciones de las especificaciones, particularmente las condiciones extremas de luz solar especificadas en la presente, estas partes se deforman demasiado, lo cual genera una degradación de aspecto, incluyendo la degradación de la calidad percibida de los instrumentos y salientes. Los paneles muy deformados también pueden generar imperfecciones y rayones en las partes pintadas situadas con relación a tales paneles, especialmente si se trata de un sistema móvil.

Para superar estas desventajas, los diseñadores son obligados a sobredimensionar los componentes o conjunto de componentes ensamblados para hacerlos menos deformables, lo cual los hace más pesados y más costosos, por lo que es lo opuesto al objetivo inicial que se buscaba al hacerlos de plástico.

De esta manera, en el caso de elevadores, incluyendo los denominados «todo de plástico», éstos están constituidos por dos partes principales, el revestimiento, situado dentro del vehículo, y el panel, situado fuera del vehículo. La caja y el panel se unen típicamente juntos por engomado. También se conectan a la carrocería y se someten a varios esfuerzos en las bisagras, cilindros, la cerradura, y el sello periférico. Estos esfuerzos son variables dependiendo de las condiciones de vida, es decir, de acuerdo con si la puerta posterior se cierra, se abre, se somete a altas temperaturas, donde se escuche a cierre a presión particularmente fuerte. El panel, con frecuencia pintado, es la parte más visible cuando la puerta posterior se cierra y es a este nivel que, por tanto, observamos con mayor facilidad la presencia de defectos, en particular con respecto a las partes de la carrocería circundante. Bajo el efecto de temperatura, no es tanto una pérdida de rendimiento mecánico del panel, particularmente, una mayor deformabilidad y una expansión de los materiales utilizados.

La pérdida de rendimiento mecánico conduce a la deformación debido a las tensiones generadas en la puerta posterior, incluso en la posición cerrada, tanto por los cilindros de apoyo en la abertura como por el sello comprimido contra el tambor, y los puntos de articulación y anclaje en el vehículo, tales como bisagras, la cerradura, los retenes de la puerta posterior en la carrocería de vehículo. Las distorsiones son particularmente altas en las bisagras, las cuales típicamente se fabrican de acero y son parte integral de la carrocería, ya que son puntos de sujeción de la puerta posterior. Las deformaciones de la puerta del maletero sólo son posibles en las áreas niveladas, por ejemplo, entre las bisagras o más allá de las mismas, es decir, el borde de la pieza de trabajo. A esto se agrega la deformación mecánica debido a la expansión. La expansión existe en el panel, pero también en la caja, así como diferencialmente entre estos dos componentes, que puede hacerse de diferentes plásticos, la caja típicamente tiene un menor coeficiente de expansión térmica lineal como la del panel. Las conexiones entre el panel y el gabinete, particularmente si se unen, se someten a esfuerzos particularmente intensos.

Para validar el diseño de las puertas posteriores en su comportamiento de temperatura, las especificaciones impuestas generalmente proporcionan una prueba para someter una puerta posterior, o más precisamente, el conjunto formado por el panel exterior y la caja interior o el panel a ciclos sucesivos de variación de temperatura. Estos ciclos tienen una amplitud de aproximadamente 80 °C, pero pueden variar dependiendo del fabricante y se encuentran en un número de aproximadamente 15 a 20 ciclos. En este tipo de prueba, la puerta posterior no siempre tiene tiempo de recuperar su forma original antes de la expansión mientras comienza el siguiente ciclo. Por lo tanto, se observa un efecto de acumulación distorsionada después de cada ciclo, la deformación de la puerta posterior la deteriora gradualmente.

La invención tiene por objeto superar los inconvenientes mencionados anteriormente mediante la propuesta de un componente de carrocería de vehículo de motor que tiene una resistencia mejorada a la deformación térmica mientras que al mismo tiempo sea viable a bajo costo y con poco material.

Este objeto se consigue de acuerdo con la invención por un componente de carrocería de vehículo de motor, que comprende un primer panel que tiene un primer coeficiente de expansión térmica lineal y un segundo panel que tiene un segundo coeficiente de expansión térmica superior al primer coeficiente de expansión térmica lineal caracterizado además porque comprende una pieza de conexión formada de un tercer material que tiene un coeficiente de expansión térmica lineal menor que el primer coeficiente de expansión térmica lineal, la pieza de conexión se une al primer panel por al menos dos puntos de unión.

Ventajosamente, el primer panel y el segundo panel se colocan solapados entre si.

Ventajosamente, el primer panel es un panel interior, mientras que el segundo panel es un panel de aspecto exterior.

Ventajosamente, la pieza de conexión se forma de un material que pertenece al grupo que consiste de acero, aluminio y materiales compuestos.

Ventajosamente, los puntos de unión del elemento de conexión al primer panel se obtienen mediante uno de los siguientes medios: moldeo por puntos, atornillado, remachado, corte, por flejes, enclavamiento, engomado, e incrustación.

Ventajosamente, la pieza de conexión se compone de una lámina de material que tiene un espesor entre 0.5 mm y 1.5 mm.

Ventajosamente, la pieza de conexión tiene una dirección longitudinal y la parte de conexión tiene un perfil que tiene una finura definida como en una sección perpendicular a la dirección longitudinal de la pieza de conexión, una relación entre un ancho de una hoja constitutiva desplegada de su perfil y un espesor de esta hoja, la finura se encuentra entre 20 y 80.

Ventajosamente, la finura de la pieza de conexión es sustancialmente igual a 50.

Ventajosamente, una separación entre dos puntos consecutivos de unión de la pieza de conexión al primer panel se encuentra entre 30 y 80 mm.

Ventajosamente, la separación entre dos puntos consecutivos de unión (36) del miembro de conexión al primer panel es sustancialmente igual a 50 mm.

Ventajosamente, el componente de carrocería comprende partes móviles que pueden adoptar al menos dos posiciones distintas.

Ventajosamente, el componente de carrocería es una abertura.

Ventajosamente, el componente de carrocería se selecciona de la siguiente lista: puerta posterior, abertura posterior del panel hacia abajo (también llamada "panel lateral"), guardafangos, capota, puerta lateral, parte bajo la puerta, banda, junta de revestimiento, marco de techo, parachoques, alerón, y techo corredizo.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se entenderá mejor mediante la lectura de la siguiente descripción, dada a manera de ejemplo y con referencia a las figuras en donde: - La Figura 1 es una vista en sección de un componente de carrocería de vehículo de motor de acuerdo con la téenica anterior sometida a expansión térmica.

- La Figura 2 es una vista en sección a lo largo de un plano horizontal de una cubierta de acuerdo con una modalidad de la invención antes de la expansión térmica.

- La Figura 3 es una vista en sección a lo largo de un plano horizontal de la escotilla después de la expansión térmica.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un componente de carrocería de vehículo de motor. Este componente se compone de una estructura 10 representada aquí en línea completa en una situación en donde es el punto de cualquier expansión, y la-linea de puntos en una situación de exposición a la luz solar intensa.

La estructura 10 se fija a la carrocería de vehículo por dos bisagras 21 y 22 mostradas esquemáticamente aquí por triángulos. La carrocería de vehículo se forma de un material con un menor coeficiente de expansión que la estructura 10, las bisagras 21 y 22 tienen una separación entre las mismas que es constante en ambos casos de luz solar considerados aquí o no. Así, la estructura 10 tiene una parte central 11 situada entre las bisagras 21 y 22, cuya parte central 11 tiene restricción en una extensión horizontal por las bisagras 21 y 22. Una expansión de la parte central 11 resulta en la deformación por flexión o "distención" hacia el exterior del vehículo. Para continuidad, los bordes 12 y 13 de la estructura 10 de la parte de carrocería se mueven hacia el interior del vehículo de acuerdo con un efecto de tangencia alrededor de las respectivas bisagras.

Se muestra en la Figura 2 un componente de carrocería de vehículo de motor de acuerdo con la invención, aquí una puerta posterior. Esta cubierta de acuerdo con la invención tiene una estructura 30 en si misma fijada a dos bisagras 21 y 22 representadas nuevamente como triángulos. La estructura 30 comprende una caja 31 también llamada panel interior y un panel exterior 32 también llamado simplemente panel. De manera convencional per se, la caja 31 y el panel exterior 32 se colocan solapados uno al otro. Aquí se ensamblan entre sí por engomado de dos zonas periféricas 33 y 34.

Esta escotilla 30 formada en una estructura de este tipo además tiene una pieza de conexión 35, aquí teniendo la forma de una viga 35 que se extiende en la caja de recuperación 31. El larguero 35 se coloca contra una cara de la caja 31 frente al panel 32, el larguero 35 por lo tanto se encuentra entre la caja 31 y el panel 32. El larguero 35 por lo tanto se encuentra oculto, ya sea desde el exterior o desde el interior del vehículo. El larguero 35 se fija a la caja 31 por una serie de puntos de unión 36 que se distribuyen sobre la longitud del larguero. Por lo tanto, tras la expansión de la caja 31 bajo la influencia del calor, la caja tiende a expandir el larguero 35 sustancialmente en la dirección de su longitud. El larguero 35 se forma de un material que tiene un CLTE o coeficiente de expansión térmica que es menor que el de la caja 31. La fuerza de expansión de la caja 31, por lo tanto, se transfiere al larguero 35 que absorbe esta tensión y la fuerza de expansión se transmite poco al panel 32 y las bisagras 21 y 22. La presencia de este larguero 35 permite contrarrestar la expansión de la caja 31. El larguero 35 se describe en la presente como no colocado en conexión directa con las bisagras 21 y 22, pero alternativamente puede ser posible que imparta una mayor rigidez al larguero.

Como se muestra en la Figura 3, con los diferentes elementos de unión 36 de la caja 31 en el larguero 35 que se distribuyen a lo largo del miembro longitudinal, una expansión total de la caja se evita de preferencia en una dirección horizontal (al menos eso es lo que la invención ha encontrado en el puerta posterior de la modalidad descrita). Tal disposición parece ser suficiente para reducir significativamente la expansión total de la puerta posterior.

Efectos locales leves de la distención 37 ciertamente se encuentran entre puntos de unión sucesivos 36, sin embargo, su amplitud significativamente reducida prueba en comparación con la misma escotilla que no tiene ningún larguero y tal deformación local de la caja 31 no se transmite al panel 32.

Parte de la carrocería que se trata contra la deformación por expansión aquí es la parte estructural interna de la puerta posterior, cuya parte interior típicamente es la caja o panel interior designado. En dicha parte estructural interna se encuentra el hecho de que su papel inicial es tener el panel exterior visible y por lo general tiene un coeficiente de expansión térmica lineal inferior al del panel exterior de material plástico. Aunque la parte tratada por la presencia del miembro longitudinal es la menos propensa a la parte de expansión térmica por su menor exposición a la radiación solar y por su menor coeficiente de expansión térmica lineal, lo que resulta en el tratamiento de esta parte interior, aquí la caja 31, reduciendo significativamente la deformación total de la estructura 30, pero reduciendo indirectamente la deformación visible particularmente efectiva del panel 32 que aquí es una pieza de aspecto, es decir, visible para el usuario. Además, el larguero 35 parece jugar un papel en restaurar la flexión durante el regreso a la temperatura inicial. Por lo tanto, ayuda a la estructura 30 a volver a su geometría original más rápido, particularmente un efecto ventajoso en el caso de temperatura de ciclo de prueba.

El larguero 35, que impide una expansión total de la caja 31 simplemente resiste la tensión longitudinal, con lo que elimina una distención general de la caja 31. Debido a que funciona principalmente por la resistencia a la deformación longitudinal, no necesita diseñarse como refuerzo estructural. Esencialmente opera localmente en la tracción entre dos puntos sucesivos de unión 36, y sus dimensiones transversales y pueden ser particularmente bajas.

Las uniones entre la caja 31 y el larguero 35 pueden hacerse con el moldeo por puntos, atornillado, remachado, corte, por flejes, por trazado, o por otros métodos de fijación. Los elementos de unión 36 entre la pieza de conexión 35 y el resto de la estructura 30 pueden realizarse simplemente utilizando, por ejemplo, puntos de unión discretos como posibles nervaduras ya presentes en la estructura 30 en los bordes de la caja 31.

Sólo una rigidez longitudinal que se busca por el larguero 35 mientras que su rigidez a la flexión puede permanecer particularmente baja, el larguero 35 puede ser limitado a un elemento de sección delgada. Por lo tanto, tiene una masa baja en comparación con los refuerzos estructurales agregados por lo general utilizados para rigidizar los paneles y por lo tanto es coherente con el procedimiento para lograr componentes de carrocería de plástico para aligerar el vehículo.

En este ejemplo, la viga longitudinal se construye como una lámina de acero doblada para tener una sección en U, esta hoja de acero tiene un espesor de 0.5 m y el acero utilizado tiene un coeficiente de expansión térmica lineal igual a 1,1 10 b. El larguero 35 también tiene una finura, es decir, en una sección transversal, un valor de la relación entre el ancho ampliado de la sección y el espesor de la lámina que constituye esta sección, que es del orden de 50. La finura de preferencia tiene un valor entre 20 y 80 para un buen acoplamiento entre la rigidez a la flexión y ligereza. También la viga 35 puede tener diversas formas de sección transversal tal como una sección transversal rectangular o, como en este ejemplo, una sección en U. El larguero también puede tener una forma en sección transversal más compleja.

En esta modalidad, la caja 32 se forma de material compuesto, aquí polipropileno al 40% de fibras de vidrio o PP40%FV. La caja 31 aquí tiene un espesor de 3.5 m y un coeficiente de expansión térmica lineal de 4.105.

Los puntos de unión 36 entre la caja 31 y el larguero 35 aquí se separan a unos 50 mm. De preferencia se separan en un intervalo entre 30 mm y 80 mm, de preferencia con un mínimo de 30 mm.

Alternativamente, el larguero 35 puede formarse de aluminio, que tiene un coeficiente de expansión térmica lineal de 2,6.105. El larguero también puede formarse de material compuesto, por ejemplo material compuesto tipo SMC para el compuesto de moldeo laminar de acuerdo con la terminología en inglés, o un compuesto de moldeo en hoja en francés. Un material compuesto de este tipo entonces, típicamente, es un coeficiente de expansión térmica lineal de 1,5.10 5. El espesor elegido para la caja 31 y el larguero 35 se adapta al material utilizado, tal como el coeficiente de Young de este material y la viabilidad de su aplicación industrial. En aluminio, el espesor de la lámina que constituye el larguero 35 de preferencia es de aproximadamente 0.8 m y el espesor de la lámina de material compuesto de SMC de preferencia es aproximadamente 1.5 mm.

Para el funcionamiento en la tracción del miembro longitudinal 35, un mínimo de dos puntos de unión 36 con la caja es suficiente, pero es mejor proporcionar más. Una separación de unos 50 mm entre dos puntos consecutivos de unión 36 permite un endurecimiento particularmente eficaz de la caja 31 y por lo tanto la parte de carrocería como un todo. Ventajosamente, la separación entre dos puntos de unión 36 se encuentra entre 30 y 80 mm de separación que también es adecuado en el caso de una geometría curvada o una geometría con cambios de nivel.

Tal control permite la elección de otras deformaciones de los materiales para la caja 31 y el panel 32. También reduce el diseño estructural a veces integrado en estos para contrarrestar sus distorsiones como los espesores mayores o nervaduras. También ayuda a reducir y/o eliminar los refuerzos estructurales adicionales a veces colocados en el panel 32.

La parte de conexión 35 que aquí tiene la forma de un rayo, pero puede tener alternativamente una forma diferente, con una masa menor que las soluciones estructurales propuestas anteriormente y por lo tanto puede permitirse el lujo de aligerar la parte de carrocería como un todo.

Este tipo de solución no sólo se aplica al caso de una puerta trasera o como se describe aquí una puerta posterior, sino se aplica más ampliamente a todas las áreas de componentes de puerta posterior y otra tipo de carrocería de vehículo que sean posibles, en parte o en su totalidad, en plásticos tales como guardabarros, capota, travesado de puerta lateral, banda, junta de revestimiento, estructura de techo o parachoques.

La invención no se limita a las modalidades descritas en la presente y otras modalidades aparentes para aquellos con experiencia en la téenica.

Claims (13)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes. REIVINDICACIONES

1. El componente de carrocería de vehículo de motor que comprende un primer panel que tiene un primer coeficiente de expansión térmica lineal y un segundo panel con un segundo coeficiente de expansión térmica lineal superior al primer coeficiente de expansión térmica lineal, caracterizado además porque comprende un miembro de conexión formado de un material que tiene un tercer coeficiente de expansión térmica lineal inferior al primer coeficiente de expansión térmica lineal, el miembro de conexión se une al primer panel en al menos dos puntos de unión.

2. El componente de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque el primer panel y el segundo panel se colocan en solapamiento entre sí.

3. El componente de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, se caracteriza porque el primer panel es un panel interior, mientras que el segundo panel es un panel de aspecto exterior.

4. El componente de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque el miembro de conexión se forma de un material que pertenece al grupo que consiste de acero, aluminio y materiales compuestos.

5. El componente de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque los puntos de unión del miembro de conexión al primer panel se obtienen por uno de los siguientes medios: moldeo por puntos, atornillado, remachado, corte, por flejes, y enclavamiento.

6. El componente de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque el miembro de conexión se compone por una hoja de material que tiene un espesor entre 0.5 mm y 1.5 mm.

7. El componente de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque el miembro de conexión tiene una dirección longitudinal y la parte de conexión tiene un perfil que tiene un espesor definido como, en una sección perpendicular a la dirección longitudinal del miembro de conexión, una relación entre un ancho de una hoja desdoblada que comprende su perfil y un espesor de esta hoja, cuya finura se encuentra entre 20 y 80.

8. El componente de conformidad con la reivindicación precedente, se caracteriza porque la finura del miembro de conexión es sustancialmente igual a 50.

9. El componente de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque un espaciado entre dos puntos consecutivos de unión del miembro de conexión al primer panel se encuentra entre 30 y 80 mm.

10. El componente de conformidad con la reivindicación precedente, se caracteriza porque el espaciado entre dos puntos consecutivos de unión del miembro de conexión al primer panel es sustancialmente igual a 50 mm.

11. El componente de carrocería de vehículo de motor de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque comprende partes móviles que pueden tomar al menos dos distintas posiciones.

12. El componente de carrocería de vehículo de motor de conformidad con la reivindicación precedente, se caracteriza porque comprende una abertura.

13. El componente de carrocería de vehículo de motor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque se selecciona de entre la siguiente lista: puerta posterior, abertura del panel posterior hacia abajo (también denominada como «panel lateral»), guardafangos, capota, puerta lateral, parte bajo la puerta, banda, junta de revestimiento, marco de techo, parachoques, alerón, y techo corredizo.