ES2246372T3 - Volante de vehiculo de espuma metalica y metodo para producir el mismo. - Google Patents

Volante de vehiculo de espuma metalica y metodo para producir el mismo.

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ES2246372T3 ES02027676T ES02027676T ES2246372T3 ES 2246372 T3 ES2246372 T3 ES 2246372T3 ES 02027676 T ES02027676 T ES 02027676T ES 02027676 T ES02027676 T ES 02027676T ES 2246372 T3 ES2246372 T3 ES 2246372T3
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Abstract

Volante de dirección de vehículo con un esqueleto de volante de dirección, donde el esqueleto del volante de dirección está fabricado total o parcialmente utilizando un material de espuma, caracterizado porque el material de espuma es una espuma metálica sintáctica, compuesta por esferas cerámicas huecas embutidas en una matriz de metal, y porque la espuma metálica está embutida en una envoltura de chapa.

Description

Volante de vehículo de espuma metálica y método para producir el mismo.
La invención se refiere a un volante de dirección de vehículo con un esqueleto de volante de dirección, donde el esqueleto del volante de dirección está fabricado total o parcialmente de un material de espuma, y a un procedimiento para su fabricación. Un volante de dirección de este tipo, según el preámbulo de la reivindicación 1, se conoce por la patente JP 60-222 370 A.
El requisito que habitualmente se plantea a los esqueletos de volantes de dirección es un peso reducido y una elevada capacidad de carga mecánica. Los esqueletos de volantes de dirección se fabrican normalmente en acero o en chapa de acero. Además se ha descrito una fabricación mediante fundición inyectada de magnesio o fundición inyectada de aluminio. Se puede utilizar también una combinación de los elementos mencionados. Así, por ejemplo, se conocen esqueletos de volante de dirección fabricados en piezas de chapa galvanizada, que presentan un buje fabricado en una aleación de magnesio y unido por fundición. Por otra parte se conocen esqueletos de volante de dirección en los que la corona del volante de dirección y los radios del volante de dirección son de acero redondo o plano y un buje está fabricado mediante fundición inyectada de aluminio, y en dicho buje están fundidos los radios del volante de
dirección.
Un inconveniente de los esqueletos de volante de dirección conocidos radica en que no se puede conseguir de forma óptima el objetivo de una elevada solidez de estos componentes, manteniendo al tiempo un peso ligero. Así, con la utilización de acero como material de construcción se puede garantizar una estabilidad mecánica elevada del esqueleto, y en particular de la corona del volante de dirección. No obstante, los esqueletos fabricados de este modo son demasiado pesados y no cumplen ya los requisitos de la industria del automóvil. El empleo de magnesio y aluminio como material de construcción para los componentes mencionados implica un peso menor. No obstante, los componentes fabricados con estos materiales no cumplen las crecientes demandas planteadas en relación con la solidez en caso de accidente del vehículo.
Los nuevos desarrollos muestran que las espumas metálicas a base de aluminio o magnesio son igualmente apropiadas como materiales de estructura ligera. En la patente DE 40 18 360 C1, por ejemplo, se describe un procedimiento de pulvimetalurgia para la fabricación de una espuma de aluminio. Sin embargo, el documento contiene sólo la propuesta de utilizar espumas metálicas para la fabricación de zonas de choque y piezas laterales de vehículos. Otros procedimientos para la fabricación de espumas metálicas y cuerpos de moldes configurados para éstas se dan a conocer en la patente DE 199 07 855 C1 y en la patente DE 197 17 894 A1.
La invención crea un volante de dirección con un esqueleto de volante de dirección que cumple los requisitos crecientes de la industria del automóvil en relación con estos elementos, con un peso ligero unido a una estabilidad mecánica elevada. De acuerdo con la invención se dispone en este sentido de un volante de dirección de vehículo con un esqueleto de volante de dirección con las características de la
reivindicación 1.
De forma especialmente preferente el esqueleto de volante de dirección presenta una corona de volante de dirección fabricada utilizando espuma metálica.
La espuma metálica es preferentemente una espuma metálica ligera, y de forma especialmente preferente una espuma metálica a base de aluminio, magnesio o aleaciones de éstos, como por ejemplo AlCu4, AlSi12, AlSi7, AlMg4 ó AlMg1SiCu. Estas aleaciones muestran valores de solidez especialmente buenos.
Como espuma metálica se utiliza de forma ventajosa una espuma de celdas cerradas, que presenta una mayor solidez que una espuma de poros abiertos. La espuma metálica es una espuma llamada "sintáctica", compuesta de esferas cerámicas huecas embutidas en una matriz metálica. Las esferas cerámicas huecas están fabricadas preferiblemente en óxido de aluminio, mullita u óxido de titanio, y presentan un diámetro de 1 a 5 mm con espesores de pared de entre 50 y 250 \mum. La densidad aparente de las esferas huecas se sitúa en el rango entre 0,2 y 0,9 g por cm^{3}. La utilización de espumas metálicas sintácticas permite el ajuste simultáneo de parámetros de producto en un rango extenso.
La fabricación de las espumas metálicas sintácticas tiene lugar por el procedimiento de fundición por infiltración, donde el baño de metal fundido se introduce bajo presión en una cápsula de infiltración llena de las esferas huecas cerámicas. Otra posibilidad consiste en el vaciado de una estructura de cubierta exterior o envoltura rellena con las esferas huecas, que en este caso puede estar configurada en la forma del esqueleto o de la corona del volante de dirección.
Las espumas metálicas utilizables de acuerdo con la invención presentan preferiblemente una densidad de entre 0,3 y 1,0 g/cm^{3}. Para su utilización como esqueleto de volante de dirección resultan especialmente ventajosas las espumas metálicas con un módulo de elasticidad de entre 2,0 y 14 GPa.
Las espumas metálicas están embutidas en un armazón o envoltura de chapa formado por chapa de acero o aluminio. De este modo se facilitan la conformación y la fabricación, pues mediante la unión metalúrgica entre la envoltura de chapa y la espuma metálica se aumenta al mismo tiempo la estabilidad de la construcción del esqueleto.
Los volantes de dirección conforme a la invención muestran una elevada solidez con un peso reducido y muestran una elevada absorción de energía, en particular en caso de accidente del vehículo.
A continuación se describe la invención mediante la fabricación de un esqueleto de volante de dirección con una corona de volante de dirección fabricada en espuma metálica. No obstante, en principio se pueden fabricar otras piezas del esqueleto del volante de dirección, como radios y buje, utilizando la espuma metálica.
Según una forma de realización especialmente preferida, el esqueleto del volante de dirección, formado básicamente por el buje, los radios y la corona del volante de dirección, está fabricado en espuma metálica y en una única pieza.
Para incrementar la solidez, la espuma metálica está laminada con una chapa de acero o de aluminio. La espuma metálica es preferiblemente una espuma de aluminio. No obstante, se pueden utilizar también espumas metálicas a base de aleaciones de aluminio, y también a base de magnesio o aleaciones de magnesio.
Las características de la espuma metálica se pueden regular en gran medida mediante una elección apropiada de la densidad y el tamaño de los poros. Preferiblemente el tamaño de los poros se sitúa entre 1 y 5 mm, y la densidad entre 0,3 y 1,0 g/cm^{3}. Para la utilización como esqueleto de volante de dirección resulta ventajoso un módulo de elasticidad de entre 2,0 y 14 GPa.

Claims (9)

1. Volante de dirección de vehículo con un esqueleto de volante de dirección, donde el esqueleto del volante de dirección está fabricado total o parcialmente utilizando un material de espuma, caracterizado porque el material de espuma es una espuma metálica sintáctica, compuesta por esferas cerámicas huecas embutidas en una matriz de metal, y porque la espuma metálica está embutida en una envoltura de chapa.
2. Volante de dirección de vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque la espuma metálica es una espuma metálica ligera.
3. Volante de dirección de vehículo según la reivindicación 2, caracterizado porque la espuma metálica ligera está seleccionada entre el grupo formado por las espumas de aluminio, magnesio y sus aleaciones.
4. Volante de dirección de vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la espuma metálica es una espuma de celdas cerradas.
5. Volante de dirección de vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la espuma metálica presenta una densidad entre 0,3 y 1 g/cm^{3}.
6. Volante de dirección de vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la espuma metálica presenta una densidad entre 2,0 y 14 GPa.
7. Volante de dirección de vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la envoltura de chapa está formada por chapa de acero o de aluminio.
8. Volante de dirección de vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el esqueleto del volante de dirección presenta una corona de volante de dirección fabricada utilizando espuma metálica.
9. Procedimiento para la fabricación de un volante de dirección de vehículo con un esqueleto de volante de dirección, que incluye los siguientes pasos: introducción de esferas cerámicas huecas en un molde y colocación en el molde de un baño de metal fundido mediante infiltración bajo presión o fundición, donde como molde se utiliza una envoltura de chapa metálica en la que se disponen las bolas esféricas cerámicas.
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