PERFIL ESTRUCTURAL HÍBRIDO APLICABLE A UN VEHÍCULO AUTOMÓVIL.

Perfil estructural híbrido aplicable a un vehículo automóvil.

El perfil estructural híbrido comprende una estructura base que presenta unos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) y un estructura de plástico sobremoldeada sobre dicha estructura base embebiendo dichos elemento de sujeción salientes y/o entrantes (3). La estructura base comprende al menos un cuerpo tubular (1) alargado en la dirección de un eje longitudinal (E) y con un perfil de sección transversal cerrado alrededor de dicho eje longitudinal (E). La estructura de plástico comprende un cuerpo de refuerzo de plástico (2) que define,

en uno o más lados del cuerpo tubular (1), una o más paredes estructurales (4, 5, 10) que se extienden desde una superficie exterior del cuerpo tubular (1) hacia fuera y a lo largo de al menos una porción del mismo. Las mencionadas paredes estructurales (4) están dimensionadas para proporcionar junto con el cuerpo tubular (1) un área de sección transversal con un momento de inercia deseado.

PERFil ESTRUCTURAL HíBRIDO APLICABLE A UN VEHíCULO AUTOMÓVil

Campo de la técnica

la presente invención concierne a un perfil estructural híbrido que tiene aplicación en la industria de la automoción, en la industria aeronáutica y en otros campos. El perfil estructural híbrido de la presente invención comprende una estructura base, que puede ser metálica o de un material compuesto, y una estructura de plástico sobremoldeada, incluyendo una solución técnica para asegurar la unión del material plástico a la estructura base. Como ejemplos de aplicación del perfil estructural híbrido de la presente invención se pueden mencionar una traviesa de habitáculo, una traviesa parachoques, un elemento de refuerzo lateral, etc., en un vehículo automóvil, entre otros.

Antecedentes de la invención

Por la solicitud de patente internacional WO 02/062857 se conoce una estructura para un componente de un vehículo automóvil compuesta por un cuerpo metálico hecho de chapa embutida en forma de canal sobre el cual está sobremoldeado un material plástico que recubre partes del cuerpo metálico y que define una pluralidad de nervios de refuerzo dentro de la parte cóncava de la forma de canal del cuerpo metálico. Para efectuar la unión entre el cuerpo metálico y el material plástico sobremoldeado, en la chapa del cuerpo metálico están formados o fijados unos elementos de sujeción metálicos salientes, los cuales están embebidos en el material plástico sobremoldeado. Un inconveniente de esta estructura es que el cuerpo metálico de chapa embutida en forma de canal tiene una resistencia a la compresión y a la torsión relativamente bajas en comparación, por ejemplo, con un tubo metálico de perfil de sección transversal cerrado de peso comparable.

Exposición de la invención

la presente invención propone un perfil estructural híbrido aplicable, por ejemplo, a un componente de un vehículo automóvil, que comprende, como es conocido, una estructura base que presenta unos elementos de sujeción salientes y/o entrantes, y una estructura de plástico sobremoldeada sobre dicha estructura base embebiendo dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes. El perfil estructural híbrido de la presente invención está caracterizado porque la mencionada estructura base comprende al menos un cuerpo tubular, alargado en la dirección de un eje longitudinal y con un perfil de sección transversal cerrado alrededor de dicho eje longitudinal, y porque la estructura de plástico comprende al menos un cuerpo de refuerzo de plástico que define, en un primer lado del cuerpo tubular, al menos una pared estructural que se extiende hacia fuera desde una superficie exterior del cuerpo tubular y a lo largo de al menos una porción del mismo. Las dimensiones de la pared estructural están seleccionadas para proporcionar junto con el cuerpo tubular un área de sección transversal con un momento de inercia deseado.

En una realización básica de la presente invención, el perfil estructural incluye una única pared estructural en un lado del cuerpo tubular. En otras realizaciones, el perfil estructural híbrido comprende varias paredes estructurales que se extienden desde diferentes lados del cuerpo tubular. Por ejemplo, dos paredes estructurales extendiéndose desde lados adyacentes del cuerpo tubular, o dos paredes estructurales mutuamente alineadas extendiéndose desde lados opuestos del cuerpo tubular, o dos paredes estructurales mutuamente alineadas extendiéndose desde lados opuestos del cuerpo tubular y una tercera pared estructural perpendicular a las dos primeras extendiéndose desde un tercer lado del cuerpo tubular entre las dos paredes estructurales opuestas, o cuatro paredes estructurales opuestas dos a dos extendiéndose desde cuatro lados del cuerpo tubular. Además, cada pared estructural o al menos una de las paredes estructurales tiene preferiblemente una o más aletas que se extienden lateralmente desde la misma, y preferiblemente desde un borde distal de la misma alejado del cuerpo tubular, en una dirección perpendicular u oblicua respecto a la pared estructural desde la que se extienden. Opcionalmente, cuando hay varias paredes estructurales, el cuerpo de refuerzo de plástico define además unos nervios de refuerzo que se extienden de una a otra de las paredes estructurales conectándolas entre sí. En general se prefiere que los mencionados nervios de refuerzo estén también conectados con las aletas, si las hay, y en contacto con el cuerpo tubular. Preferiblemente, las paredes estructurales definidas por el cuerpo de refuerzo de plástico discurren paralelan o alineadas con el eje longitudinal del cuerpo tubular.

El cuerpo tubular puede estar formado, por ejemplo, por un trozo de tubo metálico, el cual puede ser seleccionado de un catálogo de tubos comercialmente disponibles o fabricado ex profeso a un coste relativamente bajo. Alternativamente, el cuerpo tubular puede estar hecho de un material compuesto. El perfil de sección transversal cerrado del tubo, ya sea metálico o de material compuesto, puede tener cualquier forma, aunque se prefiere un perfil de sección transversal circular por su excelente comportamiento a compresión y flexión y por su mayor disponibilidad. Para aplicaciones en el campo de la automoción, como cuerpo tubular puede usarse un tubo metálico, por ejemplo de acero o una aleación ligera tal como aluminio, o un tubo de un material compuesto, tal como un material sintético compuesto comprendiendo por ejemplo una matriz de una resina reforzada con fibra de vidrio, fibra de carbono, etc. Para otras aplicaciones, tales como en el campo aeronáutico, se preferirán los tubos de materiales compuestos aunque no se descartan tubos metálicos de otros metales más ligeros y resistentes, como el titanio.

En una realización, los elementos de sujeción salientes y/o entrantes están formados en una o más regiones de la superficie exterior del cuerpo tubular y comprenden, por ejemplo, un moleteado, estriado o indentado en contacto con el material plástico del cuerpo de refuerzo de plástico. En otra realización, los elementos de sujeción salientes y/o entrantes comprenden unos vástagos fijados al cuerpo tubular, por ejemplo, por soldadura o adhesivado, o por atornillado en correspondientes agujeros formados en el cuerpo tubular. Estos elementos de sujeción salientes y/o entrantes pueden ser de un material metálico, como el acero, aleaciones de aluminio, o titanio, entre otros, o de un material plástico. El material de los elementos de sujeción salientes y/o entrantes será seleccionado en concordancia con el material de cuerpo tubular 1.

En el caso en que los elementos de sujeción salientes y/o entrantes son vástagos fijados al cuerpo tubular, éstos pueden ser exteriormente lisos o estar provistos de unos relieves superficiales en contacto con el material plástico sobremoldeado del cuerpo de refuerzo de plástico. Dichos relieves superficiales pueden estar ventajosamente proporcionados por un fileteado de rosca exterior. En general, los elementos de sujeción salientes y/o entrantes serán del mismo material que el cuerpo tubular o de un material compatible con el mismo en cuanto a posibilidades de fijación. Cuando los relieves superficiales de los vástagos están proporcionados por un fileteado de rosca exterior, los elementos de sujeción salientes y/o entrantes pueden ser tornillos, pernos o trozos de varilla roscada, por ejemplo de acero, comercialmente disponibles, los cuales pueden ser fijados al cuerpo tubular por soldadura, cuando éste es por ejemplo de acero, o por atornillado en agujeros fileteados formados en el cuerpo tubular, o por adhesivado. Si se usan, por ejemplo, tornillos autorroscantes, los agujeros del cuerpo tubular pueden ser lisos. Los elementos de sujeción salientes y/o entrantes pueden estar distribuidos a lo largo del cuerpo tubular en sitios estratégicamente seleccionados para quedar embebidos en el material plástico sobremoldeado del cuerpo de refuerzo de plástico. Por ejemplo, los elementos de sujeción salientes y/o entrantes pueden estar alineados a lo largo del cuerpo tubular para quedar embebidos en las bases de las paredes estructurales del cuerpo de refuerzo de plástico, preferiblemente en las intersecciones entre dos o más nervios de refuerzo y una de las paredes estructurales, o distribuidos de otra forma para quedar embebidos en las bases de los nervios de refuerzo, preferiblemente en las intersecciones entre dos o más nervios de refuerzo, o dispuestos según una combinación de las anteriores posibilidades. Dado que las paredes...

1. Perfil estructural híbrido aplicable a un vehículo automóvil, del tipo que comprende una estructura base que presenta unos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) y un estructura de plástico sobremoldeada sobre dicha estructura base embebiendo dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) , caracterizado porque:

la estructura base comprende al menos un cuerpo tubular (1) alargado en la dirección de un eje longitudinal (E) y con un perfil de sección transversal cerrado alrededor de dicho eje longitudinal (E) ; y

la estructura de plástico comprende al menos un cuerpo de refuerzo de plástico

(2) que define, en un primer lado del cuerpo tubular (1) , al menos una pared estructural

(4) que se extiende desde una superficie exterior del cuerpo tubular (1) hacia fuera, en un plano paralelo al eje longitudinal (E) o que comprende al eje longitudinal (E) , y a lo largo de al menos una porción del cuerpo tubular (1) , estando dicha pared estructural

(4) dimensionada para proporcionar junto con el cuerpo tubular (1) un área de sección transversal con un momento de inercia deseado.

2. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) están formados en una superficie del cuerpo tubular (1 ) .

3. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) están fijados al cuerpo tubular

(1) por soldadura o adhesivado, o por atornillado en correspondientes agujeros formados en el cuerpo tubular (1 ) .

4. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque dicho cuerpo de refuerzo de plástico (2) define, en un segundo lado del cuerpo tubular (1) , al menos una segunda pared estructural (5) que se extiende desde dicha superficie exterior del cuerpo tubular (1) Y a lo largo de al menos una porción del mismo.

5. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos primer y segundo lados desde los que se extienden dichas primera y segunda paredes estructurales (4, 5) son lados opuestos del cuerpo tubular (1) , y las primera y segunda paredes estructurales (4, 5) son substancialmente coplanarias o paralelas.

6. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos primer y segundo lados desde los que se extienden dichas primera y segunda paredes estructurales (4, 5) son lados adyacentes del cuerpo tubular (1) , y las primera y segunda paredes estructurales (4, 5) son substancialmente perpendiculares.

7. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 5, caracterizado porque el cuerpo de refuerzo de plástico (2) define, en un tercer lado del cuerpo tubular (1) situado entre los primer y segundo lados, una tercera pared estructural (6) que se extiende desde la superficie exterior del cuerpo tubular (1) Y a lo largo de al menos una porción del mismo, siendo dicha tercera pared estructural (6) substancialmente perpendicular a las primera y segunda paredes estructurales (4, 5) .

8. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 7, caracterizado porque el cuerpo de refuerzo de plástico (2) define, en un cuarto lado del cuerpo tubular (1) opuesto a dicho tercer lado, una cuarta pared estructural (7) que se extiende desde la superficie exterior del cuerpo tubular (1) Y a lo largo de al menos una porción del mismo, siendo dichas tercera y cuarta paredes estructurales (7) substancialmente coplanarias o paralelas.

9. Perfil estructural híbrido según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el cuerpo de refuerzo de plástico (2) define al menos una aleta (8)

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que se extiende desde al menos una de dichas primera, segunda, tercera y cuarta paredes estructurales (4, 5, 6, 7) , siendo dicha aleta (8) perpendicular u oblicua respecto a la respectiva primera, segunda, tercera o cuarta pared estructural (4, 5, 6, 7) desde la que se extiende.

10. Perfil estructural híbrido según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el cuerpo de refuerzo de plástico (2) define unos nervios de refuerzo (9) conectando una superficie lateral de al menos una de dichas primera, segunda, tercera y cuarta paredes estructurales (4, 5, 6, 7) con una superficie externa del cuerpo tubular (1 ) .

11. Perfil estructural híbrido según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el cuerpo de refuerzo de plástico (2) define unos nervios de refuerzo (9) conectando unas superficies laterales de al menos dos de dichas primera, segunda, tercera y cuarta paredes estructurales (4, 5, 6, 7) entre si.

12. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 11, caracterizado porque dichos nervios de refuerzo (9) están conectados además con una superficie externa del cuerpo tubular (1) .

13. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 10, 11 ó 12, caracterizado porque dichos nervios de refuerzo (9) están conectados además con al menos una de dichas aletas (8) .

14. Perfil estructural híbrido según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque dichos nervios de refuerzo (9) están dispuestos en varias direcciones y se entrecruzan formando una estructura reticulada a lo largo del perfil estructural híbrido.

15. Perfil estructural híbrido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la estructura base comprende al menos dos de dichos cuerpos tubulares (1) dispuestos mutuamente paralelos y distanciados, y porque al menos una de dichas paredes estructurales definidas por el cuerpo de refuerzo de plástico (2) es una pared estructural de conexión (10) que se extiende desde la superficie exterior de uno de los cuerpos tubulares (1) a la superficie exterior del otro.

16. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 15, caracterizado porque los cuerpos tubulares (1) están conectados adicionalmente por al menos una pieza de conexión.

17. Perfil estructural híbrido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho cuerpo de refuerzo de plástico (2) define además al menos un elemento funcional.

18. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) comprenden un moleteado, estriado o indentado formado en el cuerpo tubular (1) Y en contacto con el material plástico del cuerpo de refuerzo de plástico (2) .

19. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque dichos elementos de sujeción salientes y/o entrantes (3) comprenden unos vástagos fijados al cuerpo tubular y provistos de unos relieves superficiales en contacto con el material plástico del cuerpo de refuerzo de plástico (2) .

20. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 19, caracterizado porque dichos relieves superficiales están proporcionados por un fileteado de rosca exterior.

21. Perfil estructural híbrido según una cualquiera de las reivindicaciones. precedentes, caracterizado porque el material del cuerpo tubular (1) está seleccionado de un grupo que comprende materiales metálicos, entre los cuales se encuentran acero, aleaciones de aluminio, y titanio, entre otros, y materiales compuestos, entre los cuales se encuentran matrices de resina reforzadas con fibra de vidrio y matrices de resina reforzadas con fibra de carbono, entre otros.

22. Perfil estructural híbrido según la reivindicación 1, 3 ó 19, caracterizado porque los elementos de sujeción salientes (3) son de un material compatible en cuanto a la técnica de unión con el material de cuerpo tubular (1) , y seleccionado de un grupo que comprende materiales metálicos, entre los cuales se encuentran acero, aleaciones de aluminio, y titanio, entre otros, y materiales plásticos.