DESCRIPCIÓN

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención se refiere a procesos de manufactura de estructuras portantes para puertas de vehículos y a portones traseros de automóviles que incluyen dichas estructuras portantes.

Las estructuras portantes se obtienen con material termoplástico mediante el proceso de termoformado.

Antecedentes de la invención

Los abrientes o portones traseros de un automóvil están en continua evolución para conseguir menores costes y pesos. Tradicionalmente, estos se fabrican en acero o aluminio, buscando este último un aligeramiento de peso.

Son conocidos los desarrollos en compression molding process (CMS) y termoplásticos reforzados con fibra de vidrio (GMT) o en termoplásticos inyectados con los que se consiguen ahorros de peso, si bien los elevados costes de las tecnologías termoestables o limitaciones en las dimensiones de los moldes de inyección, así como los costes e inversiones asociadas a la tecnología de inyección de piezas de grandes dimensiones, hace que dichas tecnología no sean aún mayoritaria en la manufactura de estructuras portantes de grandes dimensiones en el sector automovilístico.

La presente invención solventa los inconvenientes de los procesos de manufactura ya existentes para la obtención de estructuras portantes aplicables a portones traseros de automóviles. Descripción de la invención

La presente invención se refiere a procesos de manufactura de estructuras portantes para un abriente de automóvil, en particular para un portón trasero de un automóvil. En otros aspectos, la presente invención se refiere a las estructuras portantes obtenidas mediante dichos procesos de manufactura, y a un portón trasero de un automóvil que comprende dicha estructura portante.

En una realización preferente, la estructura comprende un portón trasero de material termoplástico de alto contenido en fibras estructurales, vidrio, carbono, kevlar o semejantes. El proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención se sirve de la tecnología de termoformado.

Además, una de las mayores ventajas de la presente invención es la posibilidad de realizar la estructura portante en una prensa de termoformado que pueden comprender grandes dimensiones, ventaja diferencial en comparación con procesos de inyección dada la limitación actual de tamaño de las inyectoras, además de su enorme coste, lo que obliga a dividir a menudo el proceso de inyección en dos o más piezas que han de ensamblarse posteriormente, lo que añade también un sobrecoste y complejidad.

En la presente invención se plantea la utilización de diversos materiales mediante el proceso de termoformado y termoplástico tales como láminas de polipropileno de fibra corta, de fibra larga o materiales formados por capas o tejidos de fibra continúa embebidos en un sustrato termoplástico, entre otros.

En una realización particular, el proceso de manufactura comprende la introducción en el portón de una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos mediante medios de unión para aumentar la rigidez del portón y permitir rebajar la carga estructural del plástico termoformable.

Otra ventaja obtenida con el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención es la de utilizar el material sobrante que se halla en el orificio del portón donde posteriormente se instalará el cristal del portón. Así pues, el proceso de manufactura permite aprovechar ese material termoformado sobrante del orificio del portón para la generación de piezas auxiliares que posteriormente a una etapa de recorte pueden formar parte del conjunto, como refuerzos o soportes estructurales.

En otro aspecto de acuerdo con la presente invención y con el fin de facilitar el desmoldeo u otros intereses técnicos es posible dividir la estructura o portón en dos partes superior e inferior. En ese caso, el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención plantea de forma innovadora realizar un solape central entre ambas piezas superior e inferior que permita dar rigidez al conjunto resultante, así como albergar elementos tales como el motor del limpiaparabrisas u otros elementos.

Por último, se incluye como posibilidad de esta invención un diseño que incluyendo la parte vista del interior no haga necesaria la colocación de un guarnecido suplementario, convirtiendo la pieza estructural en una pieza vista para los pasajeros del vehículo.

Así pues, el proceso de manufactura permite la obtención de un soporte estructural, que puede ser visible desde el interior del vehículo y sobre el que se instalan otros elementos como el cristal, piel exterior, cerraduras, limpiaparabrisas, cableado, amortiguadores, etc.

Está extendido el uso de termoformado de plásticos termoestables en la industria dadas sus altas características de rigidez, pero no es común el termoformado de termoplásticos en piezas de gran tamaño dadas la alta complejidad que implican este tipo de piezas. La presente invención solventa esta complejidad mediante el proceso de manufactura que se describe a continuación:

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un proceso de manufactura de una estructura portante para portones traseros de vehículos mediante termoformado. El proceso comprende calentar a una temperatura entre [200, 400] °C una lámina de material termoplástico de dimensiones equivalente a la estructura portante para portones traseros de vehículos, obtener un molde macho y un molde hembra. Las dimensiones de dicha lámina de material termoplástico se calculan partiendo de las dimensiones de la estructura portante y su desarrollo plano, introduciendo el elongamiento del material termoplástico en zonas específicas y añadiendo una sobredimensión para su correcto posicionamiento y fijación sobre los moldes.

El molde macho y el molde hembra comprenden en la etapa de prensado distancia máximas variables entre el molde macho y el molde hembra. El proceso además comprende calcular una distancia máxima d1 entre el molde macho y el molde hembra, donde d1 es equivalente al espesor de la estructura portante en zonas planas de la estructura portante, calcular de una distancia máxima d2 entre el molde macho y el molde hembra, donde d2 es el espesor de la estructura portante en zonas curvilíneas de la estructura portante, y donde d2 es menor que d1 en una o más zonas de la estructura portante. El proceso además comprende atemperar el molde macho y el molde hembra entre [30, 50] °C, colocar la lámina de material termoplástico entre el molde macho y el molde hembra, actuar el molde macho y el molde hembra causando el prensado de la lámina de material termoplástico a una temperatura entre [180, 210] °C para obtener la estructura portante, donde las zonas planas y curvilíneas de la estructura portante son equivalentes a d1 y d2 con presiones entre [50, 100] Kg/cm2, y estabilizar dimensionalmente la estructura portante.

En un ejemplo, el proceso además comprende introducir una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos en la estructura portante mediante medios unión.

En un primer ejemplo, el proceso de manufactura además comprende obtener un orificio configurado para el alojamiento de un cristal del portón trasero durante la etapa de prensado o actuación de la prensa, y generar una pieza de material termoplástico adicional con la obtención de dicho orificio. Además, el proceso comprende obtener elementos auxiliares de la estructura del portón trasero mediante termoformado, usando dicha pieza de material termoplástico adicional.

En un segundo ejemplo, el proceso de manufactura además comprende obtener un orificio configurado para el alojamiento de un cristal del portón trasero durante una etapa de corte posterior a la etapa de prensado o actuación de la prensa, y generar una pieza de material termoplástico adicional con la obtención de dicho orificio. Además, el proceso comprende obtener elementos auxiliares de la estructura del portón trasero mediante termoformado, usando dicha pieza de material termoplástico adicional.

En un segundo aspecto, la invención se refiere a una estructura portante para portones traseros de vehículos obtenida mediante el proceso de manufactura de acuerdo con el primer aspecto de la invención.

La presente invención también se refiere al uso de la estructura portante de como un guarnecido interior de un portón trasero de un vehículo.

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere un segundo proceso de manufactura de una estructura portante para portones traseros de vehículos mediante termoformado, donde la estructura portante comprende una subestructura superior y una subestructura inferior. El proceso comprende calentar a una temperatura entre [200, 400] °C una primera lámina de material termoplástico de dimensiones equivalente a la subestructura superior de la estructura portante, calentar a una temperatura entre [200, 400] °C una segunda lámina de material termoplástico de dimensiones equivalente a la subestructura inferior de la estructura portante.

El proceso comprende para cada una de las láminas obtener un molde macho y un molde hembra, donde el molde macho y el molde hembra comprenden en la etapa de prensado distancias máximas variables entre el molde macho y el molde hembra, calcular al menos una distancia máxima d1 entre el molde macho y el molde hembra, donde d1 es equivalente al espesor de zonas planas en cada una de las subestructuras, calcular al menos una distancia máxima mite d2 entre el molde macho y el molde hembra, donde d2 es equivalente al espesor de zonas curvilíneas en cada una de las subestructuras, y donde d2 es menor que d1 en una o más zonas de la estructura portante.

El proceso además comprende atemperar los moldes macho y hembra a una temperatura entre [30, 50] °C, colocar cada lámina de material termoplástico entre el molde macho y el molde hembra respectivo, y actuar dichos moldes causando el prensado de las láminas de material termoplástico a una temperatura entre [180, 210] °C para obtener las subestructuras. Donde las zonas planas y curvilíneas de las subestructuras son equivalentes a d1 y d2 con presiones entre [50, 100] Kg/cm2. El proceso además comprende estabilizar dimensionalmente las subestructuras.

Finalmente, el proceso comprende el paso de ensamblar la subestructura superior y la subestructura inferior para obtener la estructura portante.

En un ejemplo, el proceso además comprende introducir una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos a la estructura portante mediante medios unión.

En un primer ejemplo, el proceso además comprende obtener un orificio configurado para el alojamiento de un cristal del portón trasero durante la etapa de prensado, donde dicha obtención genera una pieza de material termoplástico adicional, y obtener elementos auxiliares de la estructura del portón trasero mediante termoformado usando la pieza de material termoplástico adicional.

En un segundo ejemplo, el proceso además comprende obtener un orificio configurado para el alojamiento de un cristal del portón trasero durante una etapa de corte posterior a la etapa de prensado, donde dicha obtención genera una pieza de material termoplástico adicional, y obtener elementos auxiliares de la estructura del portón trasero mediante termoformado usando la pieza de material termoplástico adicional.

En un cuarto aspecto, la invención se refiere a una estructura portante para portones traseros de vehículos obtenida mediante los procesos de manufactura de acuerdo con la presente invención.

La presente invención también se refiere al uso de las estructuras portantes de acuerdo con la presente invención como un guarnecido de un portón trasero de un vehículo.

En un último aspecto, la presente invención se refiere a un portón trasero que comprende las estructuras portantes de acuerdo la presente invención y uno o más de los siguientes elementos: cristal, piel exterior plástica o metálica, motores y/o electrónica.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de los procesos de manufactura de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención. La figura 2 muestra la estructura portante obtenida por el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 muestra la estructura portante integrada como parte de un portón trasero de un vehículo.

La figura 4 muestra una primera vista en explosión de un ejemplo de una estructura portante obtenida por el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención y donde la estructura portante comprende una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos.

La figura 5, muestra una segunda vista en explosión del ejemplo de la estructura portante obtenida por el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención y donde la estructura portante comprende una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos.

La figura 6 muestra el ejemplo de la estructura portante que comprende una subestructura interna metálica formada por perfiles y/o tubos.

La figura 7 muestra un portón trasero de un vehículo que comprende una estructura portante obtenida por el proceso de manufactura de acuerdo con la presente invención.

Realización preferente de la invención

La figura 1 muestra el proceso de manufactura (1000) de una estructura portante (100) para un portón trasero (200) de vehículos mediante termoformado.

El proceso de manufactura (1000) comprende obtener (1100) una lámina de material termoplástico (1010) de dimensiones equivalente a la estructura portante (100) para un portón trasero (200) de un vehículo, así como obtener una prensa de termoformado que comprende un molde macho (1050a) y un molde hembra (1050b), donde el molde macho y el molde hembra (1050a, 1050b) comprenden distancia máximas variables entre el molde macho y el molde hembra (1050a, 1050b).

Para la obtención dichas distancias variables, el proceso de manufactura (1000) comprende calcular al menos una distancia máxima (d1) entre el molde macho (1050a) y el molde hembra (1050b), donde (d1) es equivalente o proporcional al espesor de la estructura portante (100) en zonas planas de la estructura portante (100) y calcular al menos una distancia máxima (d2) entre el molde macho (1050a) y el molde hembra (1050b), donde d2 es el espesor de la estructura portante (100) en zonas curvilíneas de la estructura portante (100), donde (d2) es menor que (d1) en una o más zonas de la estructura portante (100).

El proceso de manufactura (1000) comprende calentar (1200) la lámina de material termoplástico (1010) a una temperatura entre [200, 400] °C .

El proceso de manufactura (1000) comprende atemperar el molde macho y el molde hembra (1050a, 1050b) a un rango de temperatura entre [30, 50] °C.

El proceso de manufactura (1000) comprende colocar la lámina de material termoplástico (1010) entre el molde macho y el molde hembra (1050a, 1050b) como se muestra en la referencia (1300).

El proceso de manufactura (1000) comprende actuar (1300, 1400) el molde macho y el molde hembra causando el prensado de la lámina de material termoplástico a un rango de temperatura entre [180, 210] °C y a un rango de presiones entre [50, 100] Kg/cm2 para obtener la estructura portante (100), donde las zonas planas y curvilíneas de la estructura portante son equivalentes a d1 y d2.

Finalmente, el proceso de manufactura (1000) comprende estabilizar (1500) dimensionalmente la estructura portante (100).

Las ventajas de este proceso de manufactura (1000) son múltiples: El coste es mucho menor que otros procesos de manufactura que usan inyección o estampación metálica sobre todo en piezas de grandes dimensiones como puede ser un portón trasero de un automóvil como el descrito en la presente invención. Otra ventaja es el menor coste de los moldes de termoformado frente a los moldes de inyección.

En un ejemplo particular, el proceso de manufactura (1000) comprende la etapa de introducir una subestructura interna metálica (160) formada por perfiles y/o tubos en la estructura portante (100) mediante medios unión.

La figura 2a muestra la estructura portante (100) obtenida mediante el proceso de manufactura (1000).

En otro ejemplo, la estructura portante (100) se puede obtener mediante el ensamblado de una subestructura superior y otra subestructura inferior para obtener la estructura portante (100). La subestructura superior e inferior se puede obtener igualmente mediante el proceso de manufactura (1000) y ensambladas mediante medios de unión.

La estructura portante (100) puede comprender un orificio (150) obtenido durante la etapa de prensado configurado para el alojamiento de un cristal del portón trasero (200) (el portón trasero (200) mostrado en la figura 4). Del material termoplástico adicional o sobrante de dicho orificio (150) se puede obtener un conjunto de elementos auxiliares (150a) de material termoplástico como se muestra en la figura 2b. EL conjunto de elementos auxiliares (150a) puede ser usado como parte integrante de la estructura del portón trasero (200).

En otro ejemplo, dicho orificio (150) se puede obtener durante una etapa de corte posterior a la etapa de prensado.

La figura 2c muestra la estructura portante (100) obtenida mediante el proceso de manufactura (1000) y donde se aprecia el orificio (150) sin el conjunto de elementos auxiliares (150a) obtenidos del material termoplástico adicional. La figura 3 muestra partes integrantes del portón trasero (200) como son la estructura portante (100) y un conjunto de piezas (200a) como pueden ser cristal, piel exterior plástica o metálica, motores y/o electrónica.

Las figuras 4 y 5 muestran dos vistas en explosión de otro ejemplo de una estructura portante (100) obtenida por el proceso de manufactura (1000) de acuerdo con la presente invención. La estructura portante (100) comprende el orificio (150) y un conjunto de elementos auxiliares () obtenidos del material termoplástico adicional o sobrante de dicho orificio (150). Además, este ejemplo de estructura portante (100) comprende una subestructura interna metálica (160) formada por perfiles y/o tubos mediante medios de unión para aumentar la rigidez del portón trasero (200) y permitir rebajar la carga estructural del plástico termoformable.

La figura 6 muestra el ejemplo de la estructura portante (100) de las figuras 4 y 5 que comprende la subestructura interna metálica (160) formada por perfiles y/o tubos y unida a la estructura portante (100) mediante medios de unión.

La figura 7 muestra el portón trasero (200) que comprende la estructura portante (100) obtenido por el proceso de manufactura (1000).