ES2301781T3 - Travesaño entre dos zonas de borde laterales de una estructura de un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Travesaño entre dos zonas de borde de una estructura de un vehículo, con al menos un elemento de retención para amarrar elementos funcionales del vehículo, sirviendo el travesaño como viga de soporte de la cabina del conductor en un vehículo automóvil y constando dicho travesaño, en dirección axial, de al menos dos tramos (2, 3) con espesores de pared diferentes y eventualmente con diámetros exteriores diferentes, caracterizado porque el travesaño monopieza (1) presenta una sección transversal de forma tubular y se ha fabricado a partir de pletinas laminadas en forma variable, encontrándose una zona de transición continua (4) entre los tramos (2, 3).

Description

Travesaño entre dos zonas de borde laterales de una estructura de un vehículo.

La invención concierne a un travesaño entre dos zonas de borde laterales de una estructura de un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1.

Tales travesaños se extienden en el marco de una estructura de un vehículo automóvil, entre otros sitios, entre las columnas delanteras o columnas A y cumplen diferentes funciones. Por un lado, sirven en el sentido más amplio como soporte de la cabina del conductor o como dispositivo de retención para numerosas piezas añadidas, como, por ejemplo, la fijación de elementos de la columna de dirección, partes de sistemas de airbag, componentes de dispositivos de ventilación y/o climatización, una guantera, etc. Además, tales travesaños tienen también una función de rigidización de la estructura del vehículo.

Tradicionalmente, los travesaños están configurados con frecuencia en forma de una construcción de tubos de acero que está soldada con numerosos elementos de retención alineados cada uno de ellos individualmente con los elementos añadidos que se han de amarrar. En función de la respectiva ejecución constructiva y/o material, esta construcción de acero puede presentar una masa importante. Sin embargo, el ahorro de carburante requerido por motivos de protección del medio ambiente presupone una reducción de la masa de los vehículos.

Se conoce por el documento EP 1 142 739 A1 una viga hueca de forma tubular. Para fabricar la viga hueca se arrolla una pletina. La viga hueca puede presentar espesores de pared localmente diferentes. Además, se conoce por el documento DE 42 32 846 A1 una viga genérica para la cabina del conductor de un vehículo automóvil, que está constituida en dirección axial por varias piezas individuales que están adaptadas en su rigidez y espesor de pared a los respectivos requisitos.

Asimismo, se conoce por el documento DE 197 15 069 A1 un travesaño dispuesto entre dos zonas de borde laterales de una estructura de un vehículo con al menos un elemento de retención para el amarre de elementos funcionales del vehículo. El travesaño está subdividido en al menos dos tramos parciales que están unidos uno con otro en forma soltable. Los tramos parciales pueden estar hechos de un material de construcción ligera, tal como, por ejemplo, un metal ligero, una aleación de metal ligero o un plástico reforzado con fibras. Teniendo en cuenta las condiciones de resistencia que se pueden lograr por la formación de la aleación se puede obtener, para una misma capacidad de esfuerzo, una reducción de masa en comparación con el material acero. Dentro del grupo de los metales ligeros entran en consideración numerosas variantes de los materiales, utilizándose como material de base preferiblemente aluminio o magnesio.

El problema de la invención consiste en crear un travesaño de construcción ligera.

Este problema se resuelve con las características de la reivindicación 1.

La idea central de la invención es la de que un travesaño monopieza conste, en dirección axial, de al menos dos tramos con espesores de pared diferentes y eventualmente con diámetros exteriores diferentes, encontrándose entre los tramos una respectiva zona de transición continua. En la mayoría de los travesaños es necesaria una alta rigidez solamente en el lado del conductor, especialmente cuando éstos presenten un apoyo de túnel. En el travesaño según la invención se aprovecha este conocimiento para formar un travesaño ligero haciendo que el tramo del travesaño situado en el lado del acompañante del conductor presente un menor espesor de pared. Según el estado de conocimientos actuales, es completamente suficiente en el lado del acompañante del conductor un espesor de pared de cómo máximo un 50% del espesor de pared en el lado del conductor. El espesor de pared netamente menor en el lado del acompañante del conductor va acompañado de una neta reducción del peso del travesaño. Así, el travesaño según la invención puede aportar, sin grandes costes adicionales, una neta contribución a la reducción requerida de peso del vehículo total, sin tener que aceptar mermas funcionalmente relevantes respecto de la resistencia a la flexión y al abollamiento.

Sin embargo, aparte de esta basta diferenciación entre el lado del conductor y el de su acompañante, son imaginables también graduaciones sensiblemente más finas. Así, el travesaño según la invención puede presentar, por ejemplo en los extremos, en la zona de fijación a la carrocería restante, mayores espesores de pared que en los tramos del travesaño directamente adyacentes a ellos. En la zona de amarre de la columna de dirección, el travesaño puede presentar también deliberadamente un mayor espesor de pared. Por motivos de espacio de montaje disponible, el travesaño puede estar también retranqueado hacia atrás en la zona de un airbag del acompañante del conductor. La zona en la que está retranqueado el travesaño representa aquí un sitio débil que puede ser compensado, por ejemplo, por mayores espesores de pared en la zona de este retranqueado. Por tanto, se puede decir en resumen que el travesaño según la invención puede presentar espesores de pared que cambian múltiples veces de conformidad con los requisitos.

Las zonas de transición no sólo pueden compensar aquí diámetros exteriores diferentes entre los tramos debido a espesores de pared diferentes, sino que crean de un modo muy general una transición continua entre diámetros exteriores diferentes de los tramos. Así, por ejemplo, un primer tramo puede presentar un diámetro exterior de 80 mm, mientras que un segundo tramo con un espesor de pared menor tiene un diámetro exterior de tan sólo 40 mm. La zona de transición entre los dos tramos crea una transición continua entre los diferentes espesores de pared y diámetros exteriores.

En contraste con los travesaños de construcción ligera conocidos, el travesaño se fabrica formando una sola pieza. Por tanto, no se tienen que ensamblar tramos parciales individuales. De este modo, no se originan tolerancias de ensamble no deseadas y no existe una debilitación dinámica en sitios de ensamble.

En una ejecución ventajosa el travesaño es de acero. El acero ofrece como material una alta rigidez y se puede soldar bien. Por tanto, es posible la instalación de elementos añadidos de una manera ya acreditada.

Como alternativa, el travesaño es favorablemente de un metal ligero, tal como aluminio o magnesio o una aleación de aluminio o de magnesio. Los metales ligeros presentan un peso específico relativamente pequeño y una rigidez relativamente alta, de modo que están predestinados al ahorro de peso.

El travesaño presenta según la invención una sección transversal de forma tubular. Como tubular se considera aquí cualquier forma de sección transversal que envuelva a una cavidad. La forma de la cavidad o la forma exterior del travesaño carecen aquí de importancia. Un travesaño con una sección transversal tubular presenta, referido al peso, altos momentos de superficie y momentos de resistencia axiales.

El travesaño se fabrica según la invención a partir de pletinas laminadas en forma variable. Las pletinas laminadas en forma variable se enrollan seguidamente, por ejemplo, formando un tubo que luego sirve de travesaño. Tales pletinas enrolladas en forma variable - también llamadas "tailor rolled blanks" - presentan evoluciones del espesor de la chapa definidamente diferentes en sentido transversal a la dirección de laminación. Las transiciones de espesor se producen de forma continua. Un tubo enrollado a partir de una pletina de esta clase laminada en forma variable puede ser doblado a continuación hasta alcanzar la forma necesaria para el travesaño.

Como alternativa a la invención, el travesaño podría fabricarse también por medio de un procedimiento de extrusión variable. En tales procedimientos de extrusión variable se puede variar la boquilla por medio de correderas durante el proceso de extrusión. Tales procedimientos de extrusión se utilizan ya en la extrusión de juntas y se trabaja en que dichos procedimientos de extrusión variable puedan utilizarse también industrialmente en metales ligeros.

El travesaño extruido o fabricado a partir de una pletina laminada en forma variable, con una sección transversal de forma tubular, puede doblarse y/o calibrarse favorablemente por medio del procedimiento de alta presión interna. Este procedimiento hace posible que se realicen también complicados procesos de conformación en el travesaño. Así, se puede calibrar todo el travesaño para compensar, por ejemplo, posibles desviaciones de tolerancia respecto de las medidas nominales.

La zona de transición entre el primer tramo con el alto espesor de pared y el segundo tramo con el bajo espesor de pared se diseña de conformidad con los requisitos estáticos y dinámicos. Las pendientes de 1/40 o menos en la zona de transición parecen ser aquí las que mejor conducen al objetivo fijado. El espesor de pared puede reducirse en el diámetro exterior, en el diámetro interior o tanto en el diámetro exterior como en el diámetro interior.

En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención que se describe seguidamente con más detalle. Las figuras muestran en representación esquemática:

La figura 1, una vista en perspectiva de un travesaño según la invención y

La figura 2, una sección longitudinal del travesaño representado en la figura 1.

Un travesaño 1 de acero que sirve de viga de la cabina del conductor en un vehículo automóvil y que tiene una sección transversal de forma tubular está constituido por un primer tramo 2 en el lado del conductor con un alto espesor de pared y un segundo tramo 3 en el lado del acompañante del conductor con un bajo espesor de pared. Entre los tramos primero y segundo 2 y 3 se encuentra una zona de transición 4. La zona de transición 4 crea con una pendiente de 1/40 una transición continua entre los dos tramos 2 y 3.

En el travesaño 6 están soldados varios elementos de retención 5 para elementos añadidos que no se representan aquí. Como elementos añadidos se fijan a los elementos de retención 5, por ejemplo, una columna de dirección o un módulo de airbag del acompañante del conductor. En el extremo izquierdo y en el extremo derecho del travesaño 1 están montados unos elementos de fijación 6 que hacen posible un montaje rápido y cómodo del travesaño 1 en la carrocería restante del vehículo. El travesaño 1 presenta en la zona central un apoyo de túnel 7 que puede absorber también, por ejemplo, las fuerzas introducidas por la columna de dirección en el primer tramo 2 del lado del conductor. Debido a este apoyo de túnel 7, las fuerzas que tiene que aguantar el travesaño 1 con el segundo tramo 3 son netamente más pequeñas en el lado del acompañante del conductor que en el lado del conductor. Por tanto, este segundo tramo 3 puede presentar un espesor de pared netamente más pequeño que el del primer tramo 2. Esto conduce a una reducción de la masa del travesaño 1 en aproximadamente 0,5 a 1,0 kg, sin que estén ligados a ello unos costes apreciablemente mayores.

El travesaño 1 se fabrica a partir de una pletina enrollada que previamente se había laminado en forma variable. Este procedimiento de fabricación está descrito, por ejemplo, en el documento EP 1 074 317 A1. El segundo tramo 3 tiene aquí un espesor de como máximo un 50% del espesor de pared del primer tramo 2. El diámetro exterior del travesaño 1 puede mantenerse aquí igual en toda su longitud. La reducción del espesor de pared en el segundo tramo 2 repercute entonces tan sólo en el diámetro interior. Esto tiene la ventaja de que el diseño de los espesores de pared en los tramos primero y segundo 1 y 2 puede efectuarse con independencia del proceso de ajuste para los elementos de retención 5 y los elementos de fijación 6. Por tanto, puede efectuarse incluso en la serie una variación de los espesores de pared sin que los elementos de retención 5 y los elementos de fijación 6 tengan que adaptarse de nuevo.

Claims (5)

1. Travesaño entre dos zonas de borde de una estructura de un vehículo, con al menos un elemento de retención para amarrar elementos funcionales del vehículo, sirviendo el travesaño como viga de soporte de la cabina del conductor en un vehículo automóvil y constando dicho travesaño, en dirección axial, de al menos dos tramos (2, 3) con espesores de pared diferentes y eventualmente con diámetros exteriores diferentes, caracterizado porque el travesaño monopieza (1) presenta una sección transversal de forma tubular y se ha fabricado a partir de pletinas laminadas en forma variable, encontrándose una zona de transición continua (4) entre los tramos (2, 3).

2. Travesaño según la reivindicación 1, caracterizado porque el travesaño (1) es de acero.

3. Travesaño según la reivindicación 1, caracterizado porque el travesaño (1) es de un metal ligero, tal como aluminio o magnesio o una aleación de aluminio o de magnesio.

4. Travesaño según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el travesaño se ha curvado y/o calibrado por el procedimiento de alta presión interna.

5. Travesaño según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona de transición (4) presenta una pendiente de 1/40 o menos.