WO2013175026A1 - Método para la fabricación de un chasis de vehículo y producto así obtenido - Google Patents

Método para la fabricación de un chasis de vehículo y producto así obtenido Download PDF

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Definitions

  • the object of the present report is a method for the manufacture of a vehicle chassis, and the product thus obtained, which is essentially characterized by comprising a plurality of prefabricated straight and curved panels, which are subsequently assembled generating a high strength chassis , thanks to its best transmission of efforts.
  • the vehicles are made up of a self-supporting chassis, where all the components are anchored to the aforementioned chassis, and where the body of the vehicle becomes the aesthetic and protective part of the vehicle.
  • the chassis is made of aluminum, with complicated shapes, which increases costs in studies and manufacturing, which means that the parts that make it up are obtained through expensive molds and machining.
  • the technical problem solved by the present invention is to achieve a self-supporting chassis for a mechanical traction vehicle weighing less than those known in the current state of the art, improving its characteristics in terms of rigidity at the same time.
  • the chassis object of the invention solves the mentioned technical problem because it consists of a plurality of composite panels.
  • Said composite material is formed by two panels or sheets that are joined together by a material configured in the form of a honeycomb (honeycomb in Anglo-Saxon terminology), and which in a particular embodiment comprises a crenellated joint.
  • This configuration of prefabricated panels and assembled together by means of adhesive provides a high-strength chassis, since most are configured in straight planes, which better transmit the efforts.
  • the composition of this chassis by means of planes implies a better space efficiency, which also translates into a large cabin and a space for very large engine components, which facilitates cooling.
  • the chassis object of the invention increases the stiffness by 120% with respect to an aluminum chassis commonly used in the field of car manufacturing, reducing the entire weight and reducing the associated costs.
  • the method of manufacturing the chassis of the invention comprises the steps of providing a plurality of straight and curved panels as described above, and a second assembly stage by adhesive bonding comprising at least one of the following means: a) Union between two crenellated regions of two straight panels; b) Bonding of additional joining sheets.
  • the chassis recommended here improves the qualities of any chassis manufactured by standard processes. Rigidity is achieved far superior to that established in a chassis used in mass-produced cars. Since the weight that can be reduced, assuming the same amount of material of the type that is used in mass-produced vehicles, is up to 40%. The characteristic that makes this type of material for a chassis is not used "commercially" is that the process is handmade, which involves meticulous manufacturing and requires expert hands to be adjusted and assembled.
  • FIG. 1 shows a view of the composite material that make up the panels used in the method for manufacturing a vehicle chassis, and product thus obtained. And where, FIG. 1 A shows a view of the bee-shaped body.
  • FIG. 2 shows various applications of panel joining methods used in the method for manufacturing a vehicle chassis, and product thus obtained.
  • FIG. 3 shows a particular embodiment of the vehicle chassis, obtained by the manufacturing method recommended herein.
  • the self-supporting chassis of the vehicle is characterized by being made of a plurality of panels (1) of composite material, which is composed of two sheets (2a, 2b) of composite material, carbon fiber, fiber of glass, or other materials with equivalent mechanical characteristics. And where, between both sheets (2a, 2b) there is a body (3) shaped like a bee panel (3a).
  • the body (3) will preferably be made of aluminum, not discarding other materials, such as nomex®, carbon, polyurethane, polypropylene or other materials with similar mechanical characteristics.
  • the body (3) is centered adhered to the two sheets, upper (2a) and lower (2b). Adhering perpendicularly the internal part of the bee panel (3a) to the two sheets (2a, 2b), increasing the moment of inertia of the whole assembly (1). Depending on the necessary characteristics, the thickness of this body (2) can be more or less thick, managing to vary the moment of inertia of the whole assembly.
  • the two sheets (2a, 2b), will work under tension, and compression when the panel (1) together generates loads that make it work flexurally.
  • the panel is operated with an axial effort to any of the axes parallel to the lower (2b) and upper (2a) sheets, either compression or extension, it is said sheets that will absorb all the stresses, since said sheets They are made of resistant materials.
  • the function of the intermediate honeycomb (3a) is to join the sheets that distribute and absorb the forces. With this design it is achieved that all the points of a sheet (2a) are connected with those of the other sheet (2b) in a direct way, that is, the point of the lower sheet is connected with the homologue of the upper sheet, distributing efforts evenly.
  • This composition of materials generates panels (1) that absorb a large amount of stress and a reduced weight, since the density is very low.
  • the panel (1) it is made entirely of titanium, both the sheets (2a, 2b) and body (3) shaped like a bee panel (3a). This combination improves the performance of the panel (1) since the characteristics of the material is the same in the honeycomb and in the sheets.
  • the temperature resistance is greater than in the materials used, such as the composite, and the flexibility is greater.
  • the titanium being a metal has an elastic deformation zone
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 26) that composlte materials do not possess. For this reason, the panel (1) made of titanium is used in certain areas where a certain elasticity is necessary. Breaking strength is similar in both cases, but titanium is more resistant to temperature, which is why it is another advantage that is used in work areas with high temperature ranges.
  • the method of manufacturing the chassis (100) comprises the steps of joining a plurality of panels (1) by means of a bonded joint by adhesive or by gluing additional sheets (10) or by a combination of both.
  • the additional sheets (10) can be manufactured in the same materials as the sheets (2a, 2b) of the panels (1) and must be adapted to the way of joining.
  • the panels (1) can be folded by cutting one of the two sheets (2a, 2b) of the panel (1), bending it to a desired angle. To achieve more rigidity in the fold of the assembly, you can add as many additional sheets (10) as required.

Abstract

Método para la fabricación de un chasis de vehículo, y el producto así obtenido, en donde el chasis (100) autoportante para vehículos está caracterizado por comprender una pluralidad de paneles (1) consistentes en dos láminas paralelas entre sí (2a, 2b), unidas mediante un cuerpo interno (3) con forma de panal de abeja (3a) unida perpendicularmente a las citadas láminas paralelas (2a, 2b) por su parte superior e inferior respectivamente; y en donde la unión de paneles (1) para formar el chasis (100) se realiza mediante al menos uno de los siguientes medios: a) la unión almenada de dos paneles; y b) mediante la adhesión de al menos una lámina adicional (10).

Description

METODO PARA LA FABRICACIÓN DE UN CHASIS DE VEHÍCULO Y PRODUCTO ASÍ
OBTENIDO.
DESCRIPCIÓN
El objeto de la presente memoria, es un método para la fabricación de un chasis de vehículo, y el producto así obtenido, que está caracterizado esencialmente por comprender una pluralidad de paneles rectos y curvados prefabricados, que posteriormente son ensamblados generando un chasis de alta resistencia, gracias a su mejor transmisión de los esfuerzos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, la mayor parte de los vehículos están conformados por un chasis autoportante, donde todos los componentes están anclados al citado chasis, y en donde la carrocería del vehículo se convierte en la parte estética y protectora del vehículo. El chasis se fabrica en aluminio, con unas formas complicadas, lo que aumenta los costes en estudios y fabricación, lo que conlleva que las piezas que lo conforman se obtienen mediante moldes y mecanizados costosos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El problema técnico que resuelve la presente invención es conseguir un chasis autoportante para un vehículo de tracción mecánica con un peso inferior a los conocidos en el actual estado de la técnica, mejorando sus características en cuanto a rigidez al mismo tiempo.
El chasis objeto de la invención soluciona el problema técnico mencionado porque consiste en una pluralidad de paneles de material compuesto.
Dicho material compuesto está formado por dos paneles o láminas que están unidas entre sí por un material configurado en forma de panal de abeja (honeycomb en terminología anglosajona), y que en una realización particular comprende una unión almenada.
Esta configuración de paneles prefabricados y ensamblados entre sí mediante adhesivo proporciona un chasis de alta resistencia, ya que la mayoría se configura en planos rectos, que transmiten mejor los esfuerzos. La composición de este chasis mediante planos implica una mejor eficiencia del espacio, que además se traduce en un gran habitáculo y un espacio para componentes motor, muy amplio, lo que facilita la refrigeración.
El chasis objeto de la invención aumenta la rigidez en un 120% con respecto a un chasis de aluminio de los comúnmente empleados en el ámbito de la fabricación de coches, disminuyendo de peso todo el conjunto y reduciendo los costes asociados.
1
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) En un segundo aspecto de la Invención, el método de fabricación del chasis de la invención comprende las etapas de proporcionar una pluralidad de paneles rectos y curvos como los descritos con anterioridad, y una segunda etapa de ensamblaje mediante unión por adhesivo que comprende al menos uno de los siguientes medios: a) Unión entre dos regiones almenadas de dos paneles rectos; o b) Pegado de láminas adicionales de unión.
El chasis aquí preconizado mejora las cualidades de cualquier chasis fabricado por procesos estándar. Se consigue una rigidez muy superior a lo establecido en un chasis utilizado en los automóviles producidos en serie. Ya que el peso que se consigue reducir, suponiendo la misma cantidad de material del tipo que es utilizado en los vehículos fabricados en serie, es hasta un 40%. La característica que hace que este tipo de material para un chasis no sea utilizado "comercialmente" es que el proceso es artesanal, el cual conlleva una fabricación meticulosa y requiere de manos expertas para ser ajustado y ensamblado.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones, la palabra "comprende" y sus variantes no pretender excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURAS
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
FIG. 1 muestra una vista del material compuesto que conforman los paneles utilizados en el método para la fabricación de un chasis de vehículo, y producto así obtenido. Y en donde, la FIG. 1 A muestra una vista del cuerpo con forma de panel de abeja.
FIG. 2 muestra diversas aplicaciones de métodos de unión de paneles utilizados en el método para la fabricación de un chasis de vehículo, y producto así obtenido.
FIG. 3 muestra una realización particular del chasis de vehículo, obtenido por el método de fabricación aquí preconizado.
2
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En las figuras adjuntas se muestra una realización preferida de la invención. Más concretamente, en una primera realización el chasis autoportante del vehículo, está caracterizado por estar fabricado por una pluralidad de paneles (1 ) de material compuesto, que está compuesto por dos láminas (2a,2b) de material composite, fibra de carbono, fibra de vidrio, u otros materiales con características mecánicas equivalentes. Y en donde, entre ambas láminas (2a, 2b) se dispone de un cuerpo (3) con forma de panel de abeja (3a).
El cuerpo (3) estará fabricado preferentemente en aluminio, no descartándose otros materiales, como el nomex®, carbono, poliuretano, polipropileno u otros materiales con características mecánicas similares.
Dichos paneles son convencionales, y no requieren de moldes específicos para fabricarlos a tal efecto, por lo que se disminuye el coste notablemente.
El cuerpo (3) se encentra adherido a las dos láminas, superior (2a) e inferior (2b). Adhiriéndose de forma perpendicular la parte interna del panel de abeja (3a) a las dos láminas (2a, 2b), aumentando el momento de inercia de todo el conjunto (1 ). Dependiendo de las características necesarias el espesor de este cuerpo (2) puede ser más o menos grueso, consiguiendo variar el momento de inercia de todo el conjunto.
Las dos láminas (2a, 2b), trabajarán a tracción, y a compresión cuando al panel (1 ) en conjunto se le generan unas cargas que hacen que trabaje a flexión. Cuanto más ancho es el panel, mayor distancia hay entre las dos láminas y mayor es el esfuerzo soportado por el material en conjunto.
Si el panel se hace trabajar con un esfuerzo axial a cualquiera de los ejes paralelos a las láminas inferior (2b) y superior (2a), ya sea a compresión o extensión, son dichas láminas las que absorberán todos los esfuerzos, ya que dichas láminas están fabricadas en materiales resistentes. La función del panal de abeja (3a) intermedio es unir las láminas que distribuyen y absorben los esfuerzos. Con este diseño se consigue que todos los puntos de una lámina (2a) queden unidos con los de la otra lámina (2b) de una forma directa, es decir, el punto de la lámina inferior está unido con el homologo de la lámina superior, distribuyendo los esfuerzos de forma uniforme.
Esta composición de materiales genera unos paneles (1 ) que absorben una gran cantidad de esfuerzos y un reducido peso, puesto que la densidad es muy baja.
En otra realización práctica del panel (1 ), está fabricado en su totalidad por titanio, tanto las láminas (2a, 2b) como cuerpo (3) con forma de panel de abeja (3a). Esta combinación mejora el rendimiento del panel (1 ) ya que las características del material es el mismo en el panal de abeja y en las láminas. La resistencia a la temperatura es mayor que en los materiales empleados, como por ejemplo, el composite, y la flexibilidad es mayor. El titanio al ser un metal tiene una zona de deformación elástica
3
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) que los materiales composlte no poseen. Por esta razón, el panel (1 ) fabricado en titanio es utilizado en ciertas zonas donde es necesaria una cierta elasticidad. La resistencia a la rotura es similar en ambos casos, pero el titanio es más resistente a la temperatura, por lo cual, es otra ventaja que hace que se emplee en zonas de trabajo con altos rangos de temperatura.
Como se ha planteado anteriormente, otra de las ventajas del uso de paneles en la fabricación de carrocería es la posibilidad de utilizar paneles de diferentes características en las distintas partes del coche dependiendo de sus requerimientos, por ejemplo en la zona del motor, donde hay mayor temperatura, se utilizan paneles de titanio.
El método de fabricación del chasis (100) comprende las etapas de unir una pluralidad de paneles (1 ) mediante una unión almenada por adhesivo o bien mediante el pegado de láminas adicionales (10) o por una combinación de ambas.
Las láminas adicionales (10) se pueden fabricar en los mismos materiales que las láminas (2a,2b) de los paneles (1 ) y deben adaptase a la forma de unión.
Además, los paneles (1 ) se pueden plegar cortando una de las dos láminas (2a, 2b) del panel (1 ), doblándolo hasta alcanzar un ángulo deseado. Para conseguir más rigidez en el pliegue del conjunto se pueden añadir cuantas láminas adicionales (10) se precisen.
4
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Chasis (100) autoportante para vehículos caracterizado porque comprende una pluralidad de paneles (1 ) consistentes en dos láminas paralelas entre sí (2a, 2b), unidas mediante un cuerpo interno (3) con forma de panal de abeja (3a) unida perpendicularmente a las citadas láminas paralelas (2a, 2b) por su parte superior e inferior respectivamente.
2. Chasis (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde el panel (1 ) está íntegramente fabricado en titanio.
3. Chasis (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde las láminas (2a, 2b) son de un material seleccionado entre composite, fibra de carbono, fibra de vidrio u otros materiales con características mecánicas equivalentes.
4. Chasis (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde el cuerpo (3) está fabricado en aluminio, nomex®, carbono, vidrio, poliuretano, polipropileno u otro material con características mecánicas similares.
5. Método de fabricación de un chasis (100) como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende una etapa de unión de una pluralidad de paneles (1 ) mediante al menos uno de los siguientes medios: a) la unión almenada de dos paneles; y b) mediante la adhesión de al menos una lámina adicional (10).
5
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
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