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.Info
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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.
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.
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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