ES2246468T3 - Estructura de nodos en y de un bastidor fijo para vehiculos. - Google Patents

Estructura de nodos en y de un bastidor fijo para vehiculos.

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ES2246468T3 ES03709822T ES03709822T ES2246468T3 ES 2246468 T3 ES2246468 T3 ES 2246468T3 ES 03709822 T ES03709822 T ES 03709822T ES 03709822 T ES03709822 T ES 03709822T ES 2246468 T3 ES2246468 T3 ES 2246468T3
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Abstract

Estructura de nodos en forma de ¿y¿ de un bastidor fijo para vehículos conformada a partir de dos perfiles huecos, caracterizada porque el primer perfil hueco (1) presenta al menos una parte plana, y está separado a lo largo de su contorno hasta un nervio (1c) que se encuentra en la parte plana, y está doblado alrededor de este nervio (1c), y el segundo perfil hueco (2) está introducido en la parte frontal en los extremos (1a, 1b) del primer perfil hueco (1) opuestos entre sí que surgen por medio de la separación y el doblado hacia arriba, en la que el primer perfil hueco (1) está unido por medio de un cierre de material en sus regiones del borde (1e) con el segundo perfil hueco (2).

Description

Estructura de nodos en Y de un bastidor fijo para vehículos.
La invención se refiere a una estructura de nodos en forma de "y" de un bastidor fijo para vehículos conformada por dos perfiles huecos, así como a un procedimiento para su fabricación. Una estructura de nodos de este tipo se da a conocer en el documento US-A-2001/0042986.
Las estructuras de nodos para bastidores fijos de vehículos se conocen de la práctica en diferentes realizaciones. La seguridad ante colisiones del bastidor fijo del vehículo se determina en este caso predominantemente por su geometría, es decir por la posición de los elementos del bastidor fijo -generalmente perfiles huecos- de modo relativo entre sí, y por la rigidez de la estructura de nodos. En particular, en la región de la unión del larguero delantero o trasero con la celda del pasajero, que representa una zona de colisión especialmente cargada, se emplean preferentemente estructuras de nodos en forma de "y", para conseguir una distribución adecuada de las fuerzas longitudinales que se producen en una colisión en la celda del pasajero. Para minimizar el peligro de un colapso de los perfiles huecos en la región de la estructura de nodos, la estructura de nodos se ha de diseñar con la máxima rigidez. Para ello, con las soluciones de construcción convencionales, es necesario el empleo de elementos de refuerzo adicionales, lo que lleva a un incremento indeseado del peso total del bastidor fijo del vehículo. En particular, en el empleo de la tecnología de conformación bajo alta presión interior (IHU), adecuada por peso debido a la ausencias de bridas de soldadura, se puede conseguir una rigidez suficiente de la estructura de nodos sólo bajo el uso de chapas de apoyo, lo que vuelve a eliminar parcialmente la ventaja de peso de esta solución.
En el documento EP 0 568 251 B1 se describe un bastidor fijo para vehículos, que está formado por varios grupos constructivos tomando como base perfiles huecos. Los perfiles huecos están unidos entre sí por medio de estructuras de nodos de diferente tipo en posición extendida o en posición en ángulo recto. La unión de perfiles dispuestos formando un ángulo recto entre sí, por ejemplo la unión entre columnas B y apoyapiés laterales, está realizada por medio de una estructura de nodos en forma de T. Según una forma de realización de un nodo en "T" de este tipo, un primer perfil hueco con sección transversal rectangular presenta en uno de sus extremos dos secciones dobladas 90º, respectivamente, dispuestas de modo alineado entre ellas, con una sección en forma de "C", en las que se puede disponer un segundo perfil hueco, y se puede soldar con éstas.
Una estructura de nodos similar a esta forma de realización se conoce del documento DE 37 26 079. En este documento se describe una construcción para marcos de puertas para vehículos industriales, en particular autobuses. La parte constituyente central de esta construcción es, del mismo modo, una estructura de nodos en "T" para la unión de dos perfiles huecos dispuestos en ángulo recto entre sí. En este caso, uno de los perfiles huecos está recortado longitudinalmente en su extremo opuesto al otro perfil en sus superficies laterales opuestas entre ellas, de tal manera que surgen dos piezas de conexión en forma de "U", que se pueden deformar para formar un contorno de transición deseado, y se pueden disponer en el perfil que se ha de unir. Es común a los dos documentos citados el hecho de que las estructuras de bastidor descritas están basadas en su mayor parte, o bien exclusivamente, en estructuras de nodos en forma de "T". No está descrita la unión de perfiles huecos por medio de las estructuras de nodos en forma de "Y" ventajosa por lo que se refiere a su comportamiento en caso de colisión.
La invención se basa en el objetivo de crear una estructura de nodos del tipo mencionado al comienzo que presente una rigidez máxima y que se pueda usar sin elementos de apoyo adicionales, así como un procedimiento para su fabricación.
Este objetivo se alcanza con una estructura de nodos del tipo mencionado al comienzo gracias al hecho de que la estructura de nodos esté formada por dos perfiles huecos, de los que el primer perfil hueco presenta al menos una parte plana, y está separado a lo largo de su contorno hasta un nervio que se encuentra en la parte plana, y está doblado hacia arriba alrededor de este nervio, y el segundo perfil hueco está introducido en la parte frontal en los extremos del primer perfil hueco opuestos entre sí, que surgen por medio de la separación y el doblado hacia arriba, en la que el primer perfil hueco está unido en sus regiones del borde con el segundo perfil hueco por medio de un cierre de material.
En este caso, la ventaja especial es que las paredes laterales insertadas en los extremos del primer perfil hueco del segundo perfil hueco refuerzan la estructura de nodos como chapas de mamparo desde el interior, y con ello garantizan una rigidez optimizada de la estructura de nodos. Gracias a ello se minimiza el peligro de un colapso de los perfiles huecos en la región de la estructura de nodos como consecuencia de una colisión. La colocación de piezas adicionales para el refuerzo de la estructura de nodos, como consecuencia de esto, ya no es necesaria, lo que contribuye a la reducción del peso total del bastidor fijo.
En una configuración ventajosa de la invención, los contornos de los dos perfiles huecos están dispuestos uno junto a otro sin ranuras, en la medida de la posible. A partir de ello se produce una distribución mejorada de las fuerzas longitudinales que actúan en los casos de colisión sobre la estructura de nodos sobre los perfiles huecos que se ramifican desde la estructura de nodos. En particular, se evita la aparición de picos de carga puntuales, ya que los perfiles huecos están dispuestos uno junto a otro por medio de una unión positiva.
Según otra configuración de la invención, los extremos opuestos entre sí del primer perfil hueco presentan regiones del borde dobladas opuestas al nervio, que están dispuestas de modo plano en el segundo perfil hueco. Éstas conforman para la unión de los dos perfiles huecos por medio de soldadura directa, soldadura indirecta u otro procedimiento de unión zonas de unión utilizables de un modo adecuado.
En caso de que la estructura de nodos se emplee en regiones especialmente cargadas del bastidor fijo del vehículo, entonces es adecuado que en las partes contiguas a la parte plana, en las posiciones donde está separado el primer perfil hueco, esté recortada respectivamente una tira fundamentalmente en forma rectangular de modo simétrico respecto al corte de separación. Con ello se evita en su mayor parte un efecto de entalle condicionado por la carga en las esquinas de los extremos opuestos entre sí del primer perfil hueco. En relación con esto, se muestra como algo especialmente ventajoso el hecho de que la tira recortada presente esquinas redondeadas. En un empleo de la estructura de nodos en regiones menos cargadas del bastidor fijo del vehículo se puede prescindir de esta configuración en el sentido de una fabricación más barata.
Adicionalmente, el objetivo indicado anteriormente se alcanza por medio de un procedimiento para la fabricación de la estructura de nodos conforme a la invención con las siguientes etapas:
a) separación del primer perfil hueco a lo largo de su contorno hasta un nervio que se encuentra en la parte plana,
b) doblado hacia arriba del primer perfil hueco, parcialmente separado, alrededor del nervio situado en la parte plana,
c) introducción del segundo perfil hueco en los extremos del primer perfil hueco opuestos entre sí que surgen por medio de la separación y el doblado hacia arriba y
d) unión por cierre de material del segundo perfil hueco con el primer perfil hueco en sus regiones del borde.
Por medio del doblado hacia arriba del primer perfil hueco se puede conformar de modo variable la geometría de la estructura de nodos sin un coste excesivo desde el punto de vista de la técnica de fabricación. En este caso es especialmente ventajoso que por medio de la operación de doblado también se puedan realizar pequeños ángulos entre los extremos del primer perfil hueco separado. Esto tiene un efecto posible sobre la capacidad de carga de la estructura de nodos, ya que las fuerzas longitudinales que se producen en los casos de colisión se han de desviar sólo ligeramente en caso de un ángulo pequeño.
Según otra configuración del procedimiento, está previsto que el primer perfil hueco se conforme antes de la separación a lo largo de una parte de su contorno, y que el corte de separación se realice de modo central a través de la conformación. Gracias a ello, con la ayuda del proceso de separación se pueden generar de un modo adecuado en los extremos opuestos entre sí del primer perfil hueco regiones del borde sobresalientes, que están en contacto de modo plano con las paredes del segundo perfil hueco, y consiguen relaciones geométricas adecuadas para la unión por cierre de material de los dos perfiles huecos, y con ello también adecuadas por lo que se refiere a su capacidad de carga. La conformación se introduce en este caso, preferentemente por medio de una conformación bajo alta presión interior en el primer perfil hueco.
Otra configuración ventajosa del procedimiento prevé que la separación del primer perfil hueco se lleve a cabo por medio de un corte mediante rayo láser. Esto hace posible bordes cortados de un modo preciso, facilitándose gracias a ello la unión por cierre de material de los perfiles huecos.
Los perfiles huecos se pueden unir por medio de soldadura directa o de soldadura indirecta, volviéndose a mostrar como algo ventajoso el empleo de rayos láser para la soldadura directa o la soldadura directa.
A continuación se explica la invención a partir de un dibujo que representa un ejemplo de realización. En concreto, se muestra:
Fig. 1 una estructura de nodos de un bastidor fijo para vehículos en una vista en planta desde arriba, soldada en forma de "y", conformada a partir de perfiles huecos,
Fig. 2 la estructura de nodos de la Fig. 1 en una vista en perspectiva,
Fig. 3 la estructura de nodos de la Fig. 3 en una vista en planta desde arriba, suprimiendo las soldaduras,
Fig. 4 la estructura de nodos de la Fig. 3 en sección transversal según la línea A-A de la Fig. 3,
Fig. 5 la estructura de nodos de la Fig. 3 en sección transversal según la línea B-B de la Fig. 3,
Fig. 6 la estructura de nodos de la Fig. 3 en sección transversal según la línea C-C de la Fig. 5,
Fig. 7 la estructura de nodos de la Fig. 3 en sección transversal según la línea D-D de la Fig. 3 y
Fig. 8 a-e las etapas del procedimiento para la fabricación de la estructura de nodos de la Fig. 1,
La estructura de nodos representada en una vista en planta desde arriba en la Fig. 1 presenta dos perfiles huecos 1, 2 con una sección transversal fundamentalmente cuadrada, que conjuntamente conforman una forma de "y" y están unidos entre sí por medio de una unión positiva y un cierre de material. El primer perfil hueco está separado a lo largo de su contorno hasta un nervio 1c, y está doblado alrededor del nervio 1c, de manera que surgen dos extremos 1a, 1b del perfil hueco 1 opuestos entre sí. En los extremos 1a, 1b está introducido el otro perfil hueco 2 con sus extremos recortados en forma de "v", de tal manera que su parte frontal 2a está en contacto sin ranuras, en la medida de lo posible, con la parte interior 1d común de los dos extremos 1a, 1b del primer perfil hueco 1. Los dos extremos 1a, 1b presentan regiones del borde 1f dobladas opuestas al nervio 1c, respectivamente, y regiones del borde 1e planas vueltas a colocar de modo contiguo, estando las regiones del borde dobladas 1f en contacto con las superficies laterales 2c, y las regiones del borde 1e planas vueltas a colocar en contacto con la parte superior y la parte inferior 2b del perfil hueco 2. En las regiones del borde 1e planas vueltas a colocar están unidos los dos extremos 1a, 1b del perfil hueco 1 con la parte superior e inferior 2b del perfil hueco 2 por medio de soldaduras 3a. En las regiones 1f dobladas, están unidos los extremos 1a, 1b del perfil hueco 1 por medio de soldaduras 3b con las superficies laterales 2c del perfil hueco 2.
En las Figuras 4 a 7 se muestran diferentes secciones transversales de la estructura de nodos. Por razones de visibilidad, en estos dibujos se prescinde de la representación de las soldaduras 3a, 3b.
En las Fig. 8 a-e están representadas las etapas individuales del procedimiento para la fabricación de la estructura de nodos. Tal y como se muestra en la Fig. 8a, en primer lugar, por medio de una conformación bajo alta presión interior, se introduce una conformación 1x en una superficie lateral del perfil hueco 1 a lo largo de su contorno. A continuación, se separa el perfil hueco 1 preferentemente por medio de un corte mediante rayo láser a lo largo de su contorno hasta un nervio 1c, que está dispuesto en frente de la conformación 1x. En este caso, la herramienta de corte se guía de tal manera que por un lado se realiza el corte de separación de modo central a través de la conformación 1x, y por otro lado, en las partes contiguas al nervio se recorta respectivamente una tira 1g fundamentalmente rectangular de modo simétrico al corte de separación (Fig. 8b). Gracias a ello se generan en la parte opuesta al nervio 1c regiones el borde 1f dobladas sobresalientes, y en las partes contiguas al nervio se generan regiones del borde 1e planas vueltas a colocar. A continuación se dobla hacia arriba el perfil hueco 1 con un ángulo de dobladura \alpha alrededor del nervio 1c (Fig. 8c). En una etapa posterior, se introduce el perfil hueco 2 en los extremos 1a, 1b opuestos entre sí del perfil hueco 1 que han surgido por medio de la separación y el doblado hacia arriba posterior (Fig. 8d), de manera que la parte frontal 2a del perfil hueco 2 contorneada de modo correspondiente al ángulo de dobladura \alpha está en contacto sin ranuras, en la medida de lo posible, con la parte interior 1d común de los dos extremos 1a, 1b. En una última etapa representada en la Fig. 8e se sueldan los extremos 1a, 1b opuestos entre sí del perfil hueco 1 en sus regiones del borde 1e vueltas a colocar superiores e inferiores (ver Fig. 5) con la parte superior e inferior 2b del perfil hueco 2. Adicionalmente se sueldan los extremos 1a, 1b en las regiones del borde 1f sobresalientes con las superficies laterales 2c del perfil hueco 2.

Claims (11)

1. Estructura de nodos en forma de "y" de un bastidor fijo para vehículos conformada a partir de dos perfiles huecos, caracterizada porque el primer perfil hueco (1) presenta al menos una parte plana, y está separado a lo largo de su contorno hasta un nervio (1c) que se encuentra en la parte plana, y está doblado alrededor de este nervio (1c), y el segundo perfil hueco (2) está introducido en la parte frontal en los extremos (1a, 1b) del primer perfil hueco (1) opuestos entre sí que surgen por medio de la separación y el doblado hacia arriba, en la que el primer perfil hueco (1) está unido por medio de un cierre de material en sus regiones del borde (1e) con el segundo perfil hueco (2).
2. Estructura de nodos según la reivindicación 1, caracterizada porque los contornos de los dos perfiles huecos (1, 2) están dispuestos de modo contiguo sin ranuras, en la medida de lo posible.
3. Estructura de nodos según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el primer perfil hueco (1) presenta en sus extremos (1a, 1b) opuestos entre sí regiones del borde (1f) sobresalientes que están en contacto con el segundo perfil hueco (2).
4. Estructura de nodos según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en las partes contiguas a la parte plana, en las posiciones donde el primer perfil hueco (1) está separado, está recortada, respectivamente, una tira (1g) fundamentalmente en forma rectangular de modo simétrico respecto al corte de separación.
5. Estructura de nodos según la reivindicación 4, caracterizada porque la tira (1g) recortada presenta esquinas redondeadas.
6. Procedimiento para la fabricación de una estructura de nodos en forma de "y" conformada a partir de dos perfiles huecos según la reivindicación 1, caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento:
a) separación del primer perfil hueco (1) a lo largo de su contorno hasta un nervio (1c) que se encuentra en la parte plana,
b) doblado hacia arriba del primer perfil hueco (1) separado parcialmente, alrededor del nervio (1c) que se encuentra en la parte plana,
c) introducción del segundo perfil hueco (2) en los extremos del primer perfil hueco (1) opuestos entre sí, que surgen por medio de la separación y el doblado hacia arriba, y
d) unión por medio de cierre de material del segundo perfil hueco (2) con el primer perfil hueco (1) en sus regiones del borde (1e).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el primer perfil hueco (1) se conforma antes de la separación a lo largo de una parte de su contorno, y porque la sección de corte se realiza de modo central a través de la conformación (1x).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la conformación (1x) se introduce por medio de una conformación bajo alta presión interior en el primer perfil hueco (1).
9. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la separación del primer perfil hueco (1) se realiza por medio de un corte por rayos láser.
10. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque los perfiles huecos (1, 2) se unen por medio de una soldadura directa o por medio de una soldadura indirecta.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la soldadura directa o la soldadura indirecta se realiza por medio de rayos láser.
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