Estructura de material compuesto fibroso.

Estructura de material compuesto fibroso que está constituida por al menos tres brazos (3) de material compuesto fibroso que parten de una punto de ramificación (2) y que llevan cordones fibrosos de borde (4A,

4B) que se extienden cada uno de ellos unidireccionalmente de manera continua desde lados mutuamente opuestos de dos brazos contiguos (3A, 3B) de material compuesto fibroso, a través de un punto de cruce (7) colocado en la zona del punto de ramificación, hasta el tercer brazo (3C) de material compuesto fibroso, estando dispuesto en la zona del punto de ramificación (2) al menos un núcleo interior (6) resistente a la compresión y pospuesto el punto de cruce (7), y estando rodeado este núcleo interior en ambos lados por los cordones fibrosos de borde (4A, 4B) para la transmisión de fuerzas de compresión en sentido transversal a la dirección de las fibras, caracterizada por que detrás del núcleo interior (6) está colocado un punto de cruce adicional (16) y a continuación de éste está dispuesto un segundo núcleo interior (13) resistente a la compresión en el que unas fibras unidireccionales (14A, 14B) que discurren a través del punto de cruce adicional (16) en zonas de borde - alejadas una de otra - de los dos brazos (3A, 3B) de material compuesto fibroso se prolongan por ambos lados a lo largo del tercer brazo (3C) de material compuesto fibroso y continuamente dentro del mismo para transmitir fuerzas de compresión en sentido transversal a la dirección de las fibras.

Estructura de material compuesto fibroso.

La invención se refiere a una estructura de material compuesto fibroso constituida por al menos tres brazos de material compuesto fibroso que parten de un punto de ramificación y que comprenden cordones fibrosos de borde que se extienden cada uno de ellos continuamente en forma unidireccional entre brazos de material compuesto fibroso contiguos, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una estructura de material compuesto fibroso de esta clase, en la que los brazos de material compuesto fibroso están provistos, por motivos de una resistencia elevada a la carga, de unos cordones fibrosos de borde que se extienden unidireccionalmente, es conocida por el documento DE 195 27 197 A1. En este caso, las fibras unidireccionales se extienden cada una de ellas desde un lado de dos brazos de material compuesto fibroso contiguos hasta el tercer brazo de material compuesto fibroso a través de un punto de cruce y desde allí por ambos lados del centro del punto de ramificación. Bajo una solicitación de flexión de los brazos de material compuesto fibroso se cargan a tracción las fibras de borde exteriores a la flexión, mientras que los cordones fibrosos interiores a la flexión casi permanecen sin participar en la transmisión de carga a causa de la pequeña resistencia a la compresión de las fibras, produciéndose en los puntos de desviación de los cordones fibrosos cargados a tracción, en la zona del centro de ramificación, unos vectores de fuerza dirigidos transversalmente al recorrido de las fibras, los cuales tienen que ser absorbidos por el lecho de matriz circundante, con el riesgo de que se produzcan en este punto desplazamientos locales de las fibras o incluso fenómenos de deslamlnaclón.

Las características del preámbulo de la reivindicación 1 son conocidas por el documento US-A-446531.

El problema de la invención consiste en configurar una estructura de material compuesto fibroso de la clase citada al principio de modo que, referido al peso, se incrementen significativamente la resistencia a la carga y la seguridad contra fallos.

Este problema se resuelve según la Invención por medio de una estructura de material compuesto fibroso caracterizada en la reivindicación 1.

Según la invención, las fuerzas transversales que se originan en el punto de desviación bajo carga de tracción en uno de los cordones fibrosos de borde que se cruzan son transmitidas por la vía del núcleo interior resistente a la presión hasta el respectivo otro cordón fibroso de borde y son soportadas en éste por una contrafuerza correspondiente. De esta manera, el núcleo interior recorrido en ambos lados por fibras unidireccionales de brazos de material compuesto fibroso diferentes asume una doble función: Por un lado, al producirse un esfuerzo de flexión dirigido hacia el tercer brazo de material compuesto fibroso en uno de los dos brazos de material compuesto fibroso el cordón fibroso de borde entonces cargado a tracción pone bajo tensiones de tracción, a consecuencia del acoplamiento de las fuerzas transversales de los cordones fibrosos en los puntos de desviación, al cordón fibroso de borde correspondiente de ordinario no cargado del respectivo otro brazo de material compuesto, de modo que éste se Incorpora en la absorción de carga aumentando la resistencia específica de la estructura de material compuesto fibroso, y, por otro lado, a causa de la compensación de las fuerzas transversales a través del núcleo interior, se reduce netamente de una manera constructivamente sencilla el riesgo de desplazamiento de fibras u otros fenómenos de desintegración y de un fallo resultante de la estructura en la zona de ramificación crítica.

Según la reivindicación 2, en una ejecución especialmente preferida de la invención las fibras unidireccionales que se extienden continuamente entre lados alejados uno de otro en los dos brazos de material compuesto fibroso contiguos son desviadas también en el núcleo interior para la transmisión de fuerzas de compresión y así, al producirse un esfuerzo de flexión de la estructura de material compuesto fibroso, otros cordones fibrosos en sí descargados de fuerzas de tracción son puestos bajo tensión de tracción por parte de los cordones fibrosos entonces cargados a tracción por la vía de los puntos de desviación en el núcleo interior y son hechos así participar en la absorción de carga.

El principio de Incorporación de cordones fibrosos en sí no cargados a tracción en la absorción de carga se utiliza aún más eficazmente según la invención gracias a una desviación doble por medio de un segundo núcleo interior pospuesto al primero, en cuyo caso los cordones fibrosos que se extienden alrededor del segundo núcleo interior pueden estar desviados adicionalmente también para transmisión de fuerzas de compresión en el primer núcleo interior por encima del punto de cruce de los mismos, con lo que todos los cordones fibrosos de borde, bajo una solicitación de la estructura de material compuesto fibroso, están solicitados por fuerzas de tracción de una manera ampliamente Igual y contribuyen así a soportar la solicitación.

Según la reivindicación 4, los brazos de material compuesto fibroso están provistos preferiblemente, al menos en la zona de ramificación, de una barrera adicional contra fallos en forma de una envoltura de material compuesto fibroso multidireccional que rodea a los cordones fibrosos unidireccionales, e igualmente, como se prefiere según la reivindicación 5, en la zona de ramificación de los brazos de material compuesto fibroso está aplicado un bandaje de presión que rodea a los cordones fibrosos y que tiene una orientación de las fibras que discurre en dirección

periférica, para asegurar que, empezando en los puntos de ramificación del lado del contorno de los brazos de material compuesto fibroso, no puedan soltarse fibras exteriores bajo carga separándose de la estructura de material compuesto fibroso.

En lugar de discurrir en un plano, los brazos de material compuesto fibroso pueden discurrir también, como se indica en la reivindicación 6, en direcciones trldlmensionalmente diferentes, estando en este caso configurados preferiblemente en forma esférica el núcleo o los núcleos interiores de transmisión de fuerzas de compresión.

Por último, según la reivindicación 7, un caso de aplicación especialmente preferido de la invención consiste en la formación de la estructura de material compuesto fibroso como un punto nodal de cuatro brazos de un soporte de eje trasero de vehículo automóvil.

Se explica ahora la Invención con más detalle ayudándose de varios ejemplos de realización en combinación con los dibujos. Muestran en representación fuertemente esquematizada:

La figura 1, una estructura de material compuesto fibroso de tres brazos;

La figura 2, una representación - correspondiente a la figura 1 - de una estructura de material compuesto fibroso

según la invención; y

La figura 3, una representación en perspectiva de un soporte de eje trasero de vehículo automóvil con puntos nodales de cuatro brazos configurados cada uno de ellos como una estructura de material compuesto fibroso según

la invención.

La estructura 1 de material compuesto fibroso mostrada en la figura 1 está constituida por tres brazos 3A, 3B y 3C de material compuesto fibroso que parten de un punto de bifurcación común 2 y que están atravesados por fibras unidireccionales continuas resistentes a la tracción, empotradas en una matriz de plástico relativamente blanda, de las cuales se han representado en la figura 1 únicamente los cordones fibrosos de borde 4A y 4B, que se extienden continuamente desde unos lados mutuamente opuestos de los brazos 3A o 3B de material compuesto fibroso hasta el tercer brazo 3C de material compuesto fibroso, así como un cordón fibroso de borde 5 que discurre entre los lados - alejados uno de otro - de los dos brazos 3A, 3B de material compuesto fibroso.

En el centro del punto de ramificación 2 está dispuesto un núcleo interior 6 de forma de rodillo, resistente a la compresión, alrededor del cual se extienden para transmisión de fuerzas de compresión los cordones fibrosos de borde 4A y 4B, pasando por un punto de cruce 7, en un punto de desviación 8 alejado del brazo asociado 3A o 3B de material compuesto fibroso. Asimismo, el cordón unidireccional 5 que se extiende entre los dos brazos 3A y 3B de material compuesto fibroso es desviado para transmisión de fuerzas de compresión en la zona de borde 9 del núcleo interior 6 que queda vuelta hacia el tercer brazo 3C de material compuesto fibroso. El núcleo interior 6 está empotrado en la estructura de material compuesto fibroso de tal manera... [Seguir leyendo]

1. Estructura de material compuesto fibroso que está constituida por al menos tres brazos (3) de material compuesto fibroso que parten de una punto de ramificación (2) y que llevan cordones fibrosos de borde (4A, 4B) que se extienden cada uno de ellos unidireccionalmente de manera continua desde lados mutuamente opuestos de dos brazos contiguos (3A, 3B) de material compuesto fibroso, a través de un punto de cruce (7) colocado en la zona del punto de ramificación, hasta el tercer brazo (3C) de material compuesto fibroso, estando dispuesto en la zona del punto de ramificación (2) al menos un núcleo interior (6) resistente a la compresión y pospuesto el punto de cruce (7), y estando rodeado este núcleo interior en ambos lados por los cordones fibrosos de borde (4A, 4B) para la transmisión de fuerzas de compresión en sentido transversal a la dirección de las fibras, caracterizada por que detrás del núcleo interior (6) está colocado un punto de cruce adicional (16) y a continuación de éste está dispuesto un segundo núcleo interior (13) resistente a la compresión en el que unas fibras unidireccionales (14A, 14B) que discurren a través del punto de cruce adicional (16) en zonas de borde - alejadas una de otra - de los dos brazos (3A, 3B) de material compuesto fibroso se prolongan por ambos lados a lo largo del tercer brazo (3C) de material compuesto fibroso y continuamente dentro del mismo para transmitir fuerzas de compresión en sentido transversal a la dirección de las fibras.

2. Estructura de material compuesto fibroso según la reivindicación 1, caracterizada por que las fibras unidireccionales (14A, 14B) se extienden adicionalmente también por encima del punto de cruce adicional (16) alrededor del primer núcleo interior (6), en los lados (15) del mismo vueltos hacia el tercer brazo (3C) de material compuesto fibroso, para transmitir fuerzas de compresión en sentido transversal a la dirección de las fibras.

3. Estructura de material compuesto fibroso según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que, en el lado (9) opuesto al punto de cruce (7) de los cordones fibrosos de borde (4A, 4B), el núcleo interior (6) está rodeado por fibras unidireccionales (5) que se extienden continuamente entre las zonas de borde - alejadas una de otra - de los dos brazos contiguos (3A, 3B) de material compuesto fibroso para transmitir fuerzas en sentido transversal a la dirección de las fibras.

4. Estructura de material compuesto fibroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los brazos (3) de material compuesto fibroso están provistos, al menos en la zona de ramificación (2), de una envoltura (1) de material compuesto fibroso multidireccional que rodea a las fibras unidireccionales.

5. Estructura de material compuesto fibroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en la zona de ramificación (2) de al menos uno de los brazos (3) de material compuesto fibroso está aplicado un bandaje de compresión (11) que rodea a las fibras unidireccionales y que tiene una orientación de las fibras que discurre en dirección periférica.

6. Estructura de material compuesto fibroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los brazos (3) de material compuesto fibroso discurren en direcciones tridimensionalmente diferentes y el núcleo o los núcleos interiores (6, 13) están configurados en forma esférica.

7. Estructura de material compuesto fibroso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una configuración como soporte de eje trasero (17) con puntos nodales (18) de cuatro brazos.