ITTO950422A1

ITTO950422A1 - HYBRID STRUCTURAL ELEMENTS, IN PARTICULAR FOR THE CREATION OF MOVING VEHICLE BODY PARTS, AND METHOD FOR THEIR CREATION

Info

Publication number: ITTO950422A1
Application number: IT95TO000422A
Authority: IT
Inventors: Re Mario Da
Original assignee: Fiat Auto Spa
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-11-26
Also published as: ITTO950422A0; IT1279568B1

Abstract

Elementi strutturali ibridi realizzati accoppiando materiali tra loro diversi e non saldabili, come plastica e metallo, sono ottenuti in forma di parti mobili per carrozzerie di veicoli, quali porte laterali, portelloni, cofani, eccetera, realizzando una ossatura portante destinata a definire la parte interna (ovvero rivolta verso l'abitacolo del veicolo) dell'elemento strutturale per stampaggio in un materiale plastico sintetico, e realizzando la "pelle" o elemento di tamponamento esterno per l'ossatura mediante stampaggio di una lamiera metallica, preferibilmente in lega leggera, l'elemento di tamponamento esterno metallico viene poi stabilmente collegato a sovrapposizione alla ossatura portante in materiale plastico per graffatura perimetrale mediante ripiegatura ad U di rispettivi bordi perimetrali dell'elemento di tamponamento su rispettivi corrispondenti bordi perimetrali appositamente conformati della ossatura portante, mentre in corrispondenza di porzioni perifericamente interne dell'elemento strutturale, elemento metallico di tamponamento e ossatura portante in materia plastica vengono collegate mediante punti di giunzione costituiti da rivetti autoperforanti e/o da scodellini metallici riportati in apposite sedi passanti della ossatura e saldati elettricamente alle porzioni affacciate e con loro in contatto dell'elemento di tamponamento.(Figure 2, 3, 4 e 5).Hybrid structural elements made by coupling different and non-weldable materials, such as plastic and metal, are obtained in the form of mobile parts for vehicle bodies, such as side doors, hatches, hoods, etc., creating a load-bearing frame intended to define the internal part (or facing towards the vehicle interior) of the structural element by molding in a synthetic plastic material, and by making the "skin" or external infill element for the framework by molding a metal sheet, preferably in light alloy, the the external metal infill element is then permanently connected to the load-bearing framework in plastic material by perimetrical stapling by means of U-shaped folding of respective perimetric edges of the infill element on respective corresponding perimetric edges specially conformed to the load-bearing structure, while at portions peripherally intern and of the structural element, a metal infill and load-bearing framework made of plastic are connected by means of junction points consisting of self-perforating rivets and / or metal bowls placed in special through-through seats of the framework and electrically welded to the facing portions and in contact with them of the infill element. (Figures 2, 3, 4 and 5).

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad elementi strutturali autoportanti "ibridi" per la realizzazione di carrozzerie di veicoli, in particolare per la realizzazione di parti mobili di tali carrozzerie quali porte laterali, portelloni posteriori, cofani, pannelli asportabili, eccetera. Con il termine "ibridi" si deve intendere che tali elementi sono realizzati per accoppiamento di parti diverse costruite in materiali tra loro eterogenei e normalmente non collegabili per saldatura, per esempio plastica e metallo. L'invenzione è inoltre relativa ad un metodo di realizzazione di tali elementi. The present invention refers to self-supporting "hybrid" structural elements for the construction of vehicle bodies, in particular for the construction of movable parts of such bodies such as side doors, rear doors, bonnets, removable panels, etc. By the term "hybrids" it must be understood that these elements are made by coupling different parts made of heterogeneous materials and normally not connectable by welding, for example plastic and metal. The invention also relates to a method of manufacturing such elements.

Attualmente, le parti mobili della carrozzeria degli autoveicoli (porte, cofano motore, portellone posteriore) sono costituite da un rivestimento esterno 0 "pelle" e da una ossatura portante interna avente una struttura sostanzialmente "a traliccio" o "a telaio", definita da una pluralità di longheroni e traverse tra 1 quali sono delimitati dei vani vuoti. La ossatura svolge funzioni portanti e di rinforzo ed è generalmente ottenuta mediante giunzione per saldatura di elementi scatolati realizzati in lamiera metallica, o dalla giunzione a sovrapposizione di lamiere metalliche stampate e semitranciate in modo tale da creare una struttura scatolata; il rivestimento o pelle è definito da una ulteriore lamiera stampata e costituisce un elemento di tamponamento (nel senso che copre e delimita i vani dell'ossatura) applicato esternamente all'ossatura. Currently, the moving parts of the bodywork of motor vehicles (doors, bonnet, rear hatch) are made up of an external covering or "skin" and an internal supporting frame having a substantially "lattice" or "frame" structure, defined by a plurality of longitudinal members and cross members between which empty compartments are delimited. The framework performs load-bearing and reinforcing functions and is generally obtained by joining boxed elements made of metal sheet by welding, or by the overlapping joint of pressed and semi-punched metal sheets in such a way as to create a boxed structure; the covering or skin is defined by a further printed sheet and constitutes an infill element (in the sense that it covers and delimits the compartments of the frame) applied externally to the frame.

Sia per esigenze di riduzione dei pesi, sia per esigenze stilistiche, sempre più spesso, in particolare per veicoli destinati ai cosiddetti segmenti "di nicchia", può essere utile ricorrere a soluzione alternative per la realizzazione delle parti mobili di carrozzeria. Le soluzioni note consistono o nel realizzare l'elemento mobile completamente in materiale plastico (ad esempio il portellone posteriore della FIAT "TIPO"), oppure completamente in lamiera d'alluminio, più leggera e facilmente lavorabile della lamiera d'acciaio (ad esempio le parti mobili della AUDI "A8"). Sono anche note soluzioni cosiddette "ibride", in cui l'ossatura è realizzata in modo tradizionale in lamiera d'acciaio, mentre la pelle è realizzata in materiale plastico stampato (ad esempio RENAULT "ESPACE"). Both for weight reduction requirements and for stylistic requirements, more and more often, in particular for vehicles destined for the so-called "niche" segments, it may be useful to resort to alternative solutions for the realization of the moving body parts. The known solutions consist either in realizing the movable element completely in plastic material (for example the rear hatch of the FIAT "TIPO"), or completely in aluminum sheet, lighter and easier to work than the steel sheet (for example the moving parts of the AUDI "A8"). So-called "hybrid" solutions are also known, in which the frame is made in the traditional way of sheet steel, while the skin is made of molded plastic material (for example RENAULT "ESPACE").

In particolare, l'ultima soluzione sembra abbastanza vantaggiosa, ma presenta in realtà numerosi inconvenienti; in primo luogo, risulta difficile ottenere elementi mobili aventi forme complesse e/o una estensione superficiale particolarmente elevata; inoltre, il collegamento tra ossatura e pelle, generalmente ottenuto mediante adesivi, fornisce cattive finiture superficiali e presenta costi industriali troppo elevati, dovuti ai tempi lunghi di polimerizzazione degli adesivi, alle difficoltà di maneggiamento dei pezzi non ancora completamente incollati ed alla necessità di utilizzare forni di "cottura" per accelerare l'adesione. In particular, the last solution seems to be quite advantageous, but in reality it has numerous drawbacks; in the first place, it is difficult to obtain movable elements having complex shapes and / or a particularly high surface extension; moreover, the connection between the frame and the skin, generally obtained by means of adhesives, provides poor surface finishes and has too high industrial costs, due to the long polymerization times of the adhesives, the difficulties in handling the pieces not yet fully glued and the need to use ovens of "cooking" to accelerate adhesion.

Scopo del trovato è quello di fornire degli elementi strutturali "ibridi", ovvero realizzati in plastica e metallo, adatti a realizzare parti mobili di carrozzeria quali porte, cofani, portelloni, eccetera, che siano privi degli inconvenienti descritti e, in particolare, che consentano di sfruttare al meglio le caratteristiche tipiche dei due materiali impiegati. The purpose of the invention is to provide "hybrid" structural elements, ie made of plastic and metal, suitable for making moving parts of the body such as doors, hoods, hatches, etc., which are free from the drawbacks described and, in particular, which allow to make the most of the typical characteristics of the two materials used.

E' in particolare uno scopo dell'invenzione quello di fornire elementi strutturali del tipo suddetto in cui le parti in plastica siano indifferentemente realizzabili in resine termoplastiche o in resine termoindurenti, che siano facilmente conformabili in forme complesse e che possano essere realizzati con grandi superiici, mantenendo però relativamente basso il peso complessivo dell'elemento. In particular, an aim of the invention is to provide structural elements of the aforesaid type in which the plastic parts can be indifferently made of thermoplastic resins or thermosetting resins, which are easily conformable in complex shapes and which can be made with large surfaces, while keeping the overall weight of the element relatively low.

In base all'invenzione viene dunque fornito un elemento strutturale per la realizzazione di carrozzerie per veicoli, in particolare per la realizzazione di parti mobili di dette carrozzerie quali porte laterali, portelloni, cofani e simili, del tipo comprendente una ossatura portante interna, disposta in uso rivolta verso l'abitacolo del veicolo, ed un elemento di tamponamento esterno accoppiato all'ossatura dal lato di quest'ultima rivolto, in uso, da banda opposta all'abitacolo,· caratterizzato dal fatto che la detta ossatura interna è realizzata in un materiale plastico sintetico, mentre l'elemento di tamponamento esterno è realizzato in una lamiera metallica; l'elemento di tamponamento esterno metallico essendo stabilmente collegato a sovrapposizione alla ossatura portante in materiale plastico per graffatura perimetrale mediante propri rispettivi bordi perimetrali ripiegati ad U sopra rispettivi corrispondenti bordi perimetrali appositamente conformati della ossatura portante; in corrispondenza di porzioni perifericamente interne dell'elemento strutturale, detti elemento metallico di tamponamento e ossatura portante in materia plastica essendo collegati tra loro mediante punti di giunzione definiti da elementi metallici di collegamento meccanico riportati sulla detta ossatura in materiale plastico. According to the invention, a structural element is therefore provided for the construction of vehicle bodies, in particular for the construction of movable parts of said bodies such as side doors, hatches, bonnets and the like, of the type comprising an internal supporting frame, arranged in use facing towards the passenger compartment of the vehicle, and an external infill element coupled to the frame on the side of the latter facing, in use, from the opposite side to the passenger compartment, characterized by the fact that said internal frame is made in a synthetic plastic material, while the external infill element is made of a metal sheet; the external metal cladding element being stably connected by superimposition to the supporting frame in plastic material by perimeter stapling by means of its respective perimeter edges folded into a U over respective corresponding perimeter edges specially shaped of the supporting frame; in correspondence with peripherally internal portions of the structural element, said metal plugging element and supporting frame made of plastic material being connected to each other by means of junction points defined by metal elements for mechanical connection placed on said frame made of plastic material.

In particolare, l'ossatura viene realizzata per stampaggio ad iniezione, a compressione o ad iniettocompressione di materiali plastici compositi termoindurenti quali SMC, BMC, o termoplastici, quali GMT, mentre la pelle è realizzata per stampaggio in lamiera metallica d'acciaio, oppure di alluminio o in lega d'alluminio. In particular, the frame is made by injection, compression or injection-compression molding of thermosetting composite plastic materials such as SMC, BMC, or thermoplastics, such as GMT, while the skin is made by molding in sheet steel, or of aluminum or aluminum alloy.

In questo modo, si ottengono simultaneamente: tempi rapidi di lavorazione, facilità di maneggiamento e nella realizzazione delle giunzioni tra le parti in materiale diverso, che possono addirittura essere realizzate, per buona parte, sugli attuali impianti; elevata leggerezza degli elementi finiti, con riduzioni di peso, rispetto ad elementi simili realizzati in modo tradizionale, interamente in lamiera metallica, che vanno dal 50%, per l'uso della plastica accoppiato a quello della lamiera di Al (o lega leggera), al 25% per l'uso congiunto di plastica e lamiera d'acciaio; possibilità di realizzare, per la parte interna, geometrie complesse non realizzabili con la formatura in lamiera d'acciaio, avendo così in fase di progettazione la possibilità di sviluppare elementi "integrati" (per esempio cofani parzialmente definenti anche i parafanghi, porte con maniglie, sopporti vari e barra anti-intrusione integrate nella struttura portante, eccetera); realizzare superiici esterne ed interne "finite", esteticamente gradevoli e prive di difettosità apparenti, che non necessitano di eventuali pannelli di copertura. In this way, the following are obtained simultaneously: rapid processing times, ease of handling and the creation of joints between the parts in different materials, which can even be made, for the most part, on current systems; high lightness of the finished elements, with weight reductions, compared to similar elements made in the traditional way, entirely in metal sheet, ranging from 50%, due to the use of plastic coupled to that of Al (or light alloy) sheet, 25% for the joint use of plastic and sheet steel; possibility of realizing, for the internal part, complex geometries not achievable with sheet steel forming, thus having in the design phase the possibility of developing "integrated" elements (for example bonnets partially defining also the fenders, doors with handles, various supports and anti-intrusion bar integrated into the supporting structure, etc.); create external and internal "finished" surfaces, aesthetically pleasing and free of apparent defects, which do not require any covering panels.

L'invenzione è inoltre relativa ad un metodo per l'ottenimento di elementi strutturali autoportanti per la realizzazione di carrozzerie di veicoli, in particolare di parti mobili di dette carrozzerie quali porte laterali, portelloni, cofani, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: The invention also relates to a method for obtaining self-supporting structural elements for the construction of vehicle bodies, in particular of moving parts of said bodies such as side doors, hatches, hoods, characterized in that it comprises the following steps:

realizzazione di una ossatura portante interna dell'elemento strutturale per stampaggio, ad iniezione, a compressione o a inietto-compressione, di un materiale plastico sintetico; making an internal supporting frame of the structural element by injection, compression or injection-compression molding of a synthetic plastic material;

- realizzazione di un elemento di tamponamento esterno dell'elemento strutturale, accoppiabile a sovrapposizione con detta ossatura portante, per stampaggio di una lamiera metallica; - making an external cladding element of the structural element, which can be coupled overlapping with said supporting frame, by molding a metal sheet;

- accoppiamento stabile dei bordi perimetrali esterni dell'elemento di tamponamento e della ossatura portante per aggraffatura, ottenuta ripiegando ad U i primi sui secondi; e - stable coupling of the external perimeter edges of the infill element and of the supporting frame by seaming, obtained by folding the former into a U shape over the latter; And

accoppiamento reciproco di rispettive parti perimetrali, ma perifericamente interne, dell'ossatura e dell'elemento di tamponamento in lamiera mediante punti di giunzione definiti da elementi metallici di collegamento meccanico riportati sulla detta ossatura in materiale plastico, i quali vengono stabilmente collegati all'elemento di tamponamento in lamiera per saldatura e/o piantaggio di detti elementi nella lamiera, con rifollatura e senza perforazione passante della stessa. reciprocal coupling of the respective perimeter parts, but peripherally internal, of the frame and of the sheet metal infill element by means of junction points defined by metal mechanical connection elements placed on said frame in plastic material, which are stably connected to the element of plugging in sheet metal for welding and / or driving said elements into the sheet, with bearing and without through perforation of the same.

Queste ed altre caratteristiche dell'invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di una forma preferita di esecuzione, fatta a titolo esemplificativo, ma non limitativo, con riferimento agli annessi disegni, di cui; These and other characteristics of the invention will appear more clearly from the following description of a preferred embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, of which;

le figure 1 e 2 rappresentano schematicamente rispettive fasi di ottenimento dell'elemento strutturale secondo il trovato; Figures 1 and 2 schematically show respective steps for obtaining the structural element according to the invention;

le figure 3, 4 e 5 sono rispettivi dettagli schematici dell'elemento strutturale secondo 1'invenzione,- e Figures 3, 4 and 5 are respective schematic details of the structural element according to the invention, - e

la figura 6 rappresenta una vista schematica dall'interno di un portellone per veicoli realizzato secondo l'invenzione. Figure 6 represents a schematic view from the inside of a vehicle door made according to the invention.

Con riferimento alle figure 6, 2 ed 1, è indicato con 1 un elemento strutturale per la realizzazione di carrozzerie complete (non illustrate) di veicoli, in particolare autoveicoli o piccoli veicoli commerciali. Nella fattispecie non limitativa illustrata, l'elemento 1 è costituito da un portellone posteriore per una autovettura, ma, più in generale, esso può definire, secondo l'invenzione, una qualsiasi parte mobile della citata carrozzeria; per esempio, si possono realizzare secondo quanto sarà descritto per l'elemento 1, semplicemente variando la forma e dimensione dei pezzi componenti, porte laterali, scorrevoli o incernierate, cofani motore e baule, pannelleria rimovibile (per esempio per veicoli convertibili), parti mobili di tetti apribili, eccetera. With reference to Figures 6, 2 and 1, 1 indicates a structural element for making complete bodywork (not shown) for vehicles, in particular motor vehicles or small commercial vehicles. In the illustrated non-limiting case, the element 1 consists of a rear door for a motor car, but, more generally, it can define, according to the invention, any movable part of the aforementioned bodywork; for example, they can be made according to what will be described for element 1, simply by varying the shape and size of the component parts, side doors, sliding or hinged, engine bonnets and trunk, removable panels (for example for convertible vehicles), moving parts of sunroofs, etc.

In ogni caso, un elemento strutturale 1 secondo l'invenzione comprende (figure 2,6) una ossatura portante interna 3, disposta in uso rivolta verso l'abitacolo del veicolo (noto e non illustrato per semplicità), ed un elemento di tamponamento esterno o "pelle" 4 accoppiato all'ossatura 3 dal lato di quest'ultima rivolto, in uso, da banda opposta all'abitacolo. Secondo l'invenzione, l'ossatura interna 3, definita nella fattispecie da una serie di traverse 5 e longheroni 6, parte scatolati e parte no ma formati concavi e realizzati in modo da presentare la concavità rivolta verso l'esterno e, dunque, verso l'elemento 4, è realizzata integralmente in un materiale plastico sintetico (oppure in una pluralità di materiali plastici sintetici diversi, costampati insieme), preferibilmente in un materiale composito dotato di cariche rinforzanti, e viene ottenuta di pezzo, con le traverse 5 ed i longheroni 6 ricavati integrali gli uni -con gli altri, mediante stampaggio (figura 1), eseguito tra due semistampi 10,11 opportunamente conformati, con tecnologie note, per esempio per iniezione, compressione, inietto-compressione, a seconda delle caratteristiche chimico-fisico-meccaniche del materiale sintetico impiegato. In any case, a structural element 1 according to the invention comprises (Figures 2,6) an internal supporting frame 3, arranged in use facing the passenger compartment of the vehicle (known and not illustrated for simplicity), and an external infill element or "skin" 4 coupled to the frame 3 from the side of the latter facing, in use, from the band opposite the passenger compartment. According to the invention, the internal frame 3, defined in this case by a series of crosspieces 5 and longitudinal members 6, partly boxed and partly not but concave formed and made in such a way as to have the concavity facing outwards and, therefore, towards the element 4, is made entirely of a synthetic plastic material (or in a plurality of different synthetic plastic materials, co-molded together), preferably of a composite material equipped with reinforcing fillers, and is obtained in one piece, with the crosspieces 5 and longitudinal members 6 obtained integral with each other, by molding (figure 1), performed between two suitably shaped half-molds 10,11, with known technologies, for example by injection, compression, injection-compression, depending on the chemical-physical characteristics -mechanics of the synthetic material used.

Sempre secondo l'invenzione, invece, la pelle esterna 4 è realizzata in una lamiera metallica, in particolare in una lamiera d'acciaio, oppure in una lamiera d'alluminio o di una lega leggera a base d'alluminio; tale lamiera viene lavorata per stampaggio e semitranciatura da apposite presse non illustrate, in modo noto, per formare l'elemento di tamponamento esterno 4 nella foggia e dimensioni desiderate,· in questo caso, eventuali parti concave dell'elemento 4 vengono formate in modo da avere la concavità rivolta in uso verso l'elemento interno 3. Successivamente, la pelle 4 (figure 2 e 3) viene stabilmente collegata a sovrapposizione alla ossatura portante 3 in materiale plastico per graffatura perimetrale, mediante propri rispettivi bordi perimetrali esterni 12, che sono ripiegati ad U sopra rispettivi corrispondenti bordi perimetrali esterni 13, appositamente conformati, della ossatura portante 3. Always according to the invention, however, the external skin 4 is made of a metal sheet, in particular of a steel sheet, or of an aluminum sheet or of a light aluminum-based alloy; this sheet is processed by molding and semi-punching by suitable presses not shown, in a known way, to form the external infill element 4 in the desired shape and size, in this case, any concave parts of the element 4 are formed so as to have the concavity facing in use towards the internal element 3. Subsequently, the skin 4 (Figures 2 and 3) is stably connected by superimposition to the supporting framework 3 in plastic material by perimeter stapling, by means of their respective external perimeter edges 12, which are U-folded over respective corresponding external perimeter edges 13, specially shaped, of the supporting frame 3.

In guesto modo si ottiene l'accoppiamento stabile degli elementi 3 e 4 senza l'uso di saldature (che sarebbero per altro impossibili da effettuare, data la diversa natura dei materiali componenti i due elementi), e senza la necessità di affidarsi ad un collegamento esclusivamente effettuato tramite adesivi, che richiederebbe tempi relativamente lunghi prima di diventare sufficientemente stabile da permettere il maneggiamento del complesso degli elementi 3 e 4. Ciò, ovviamente, non esclude la possibilità di utilizzare, in congiunzione con la graffatura, anche adesivi, che permettono di garantire un fissaggio sicuramente stabile nel tempo ed insensibile in uso anche alle piccole vibrazioni di marcia del veicolo. Inoltre, in questa fase, vengono impiegate, in modo noto, le usuali sostanze sigillanti, che sono anch'esse a base di adesivi, introducendo le stesse tra gli elementi 3 e 4, lungo tutto il perimentro della giunzione per graffatura, in modo da garantire un collegamento a tenuta di fluido tra gli elementi 3 e 4. Per esempio, le sostanze adesive sigillanti, in forma di uno o più cordoni continui, eventualmente accoppiate con adesivi strutturali, anch'essi stesi in cordone continuo, o a tratti, oppure in punti (spot), vengono stese/i sul lato interno dei bordi perimetrali 12 dell'elemento in lamiera 4, e/o sui bordi 13 dell'ossatura in plastica 3, in quest'ultimo caso indifferentemente sul lato interno, su quello esterno o su entrambi. In this way, the stable coupling of elements 3 and 4 is obtained without the use of welding (which would otherwise be impossible to carry out, given the different nature of the materials composing the two elements), and without the need to rely on a connection exclusively carried out using adhesives, which would require a relatively long time before becoming sufficiently stable to allow handling of the complex of elements 3 and 4. This obviously does not exclude the possibility of using, in conjunction with the stapling, also adhesives, which allow to guarantee a secure fixing that is stable over time and insensitive in use even to small vehicle running vibrations. Furthermore, in this phase, the usual sealing substances are used, which are also based on adhesives, introducing the same between the elements 3 and 4, along the entire perimeter of the joint by stapling, so as to ensure a fluid-tight connection between elements 3 and 4. For example, the adhesive sealing substances, in the form of one or more continuous beads, possibly coupled with structural adhesives, also spread in continuous bead, or in sections, or in points (spots), are spread on the internal side of the perimeter edges 12 of the sheet metal element 4, and / or on the edges 13 of the plastic frame 3, in the latter case indifferently on the internal side, on the external one or on both.

Data la notevole ampiezza dell'elemento 1, la giunzione perimetrale per graffatura, sufficiente a tenere assemblato l'elemento 1 per le necessità di lavorazione, presa e spostamento, non sarebbe soddisfacente in uso; in particolare, l'elemento 1 essendo un portellone, presenta anche un perimetro interno 15 piuttosto esteso (figura 6) delimitante il vano per il lunotto posteriore del veicolo, in corrispondenza del quale è anche necessario assicurare una giunzione localizzata e stretta tra gli elementi 3 e 4, ma dove, per motivi di ingombro e per altri motivi costruttivi, non è possibile ricorrere alla graffatura dei bordi, come invece fatto per il perimetro esterno definito dai bordi 12 e 13 . Inoltre, è comunque necessario, anche nel caso di elementi 1 privi di grandi vani finestrati e, quindi, mancanti di un perimetro interno, assicurare dei punti di giunzione perifericamente interni tra gli elementi 3,4 al fine di assicurare la necessaria rigidezza strutturale all'elemento 1 nel suo complesso. Given the considerable width of the element 1, the perimeter joint by stapling, sufficient to keep the element 1 assembled for the needs of processing, gripping and moving, would not be satisfactory in use; in particular, the element 1 being a hatch, also has a rather extended internal perimeter 15 (figure 6) delimiting the compartment for the rear window of the vehicle, in correspondence with which it is also necessary to ensure a localized and tight junction between the elements 3 and 4, but where, for reasons of space and for other construction reasons, it is not possible to use the stapling of the edges, as it is done for the external perimeter defined by the edges 12 and 13. Furthermore, it is in any case necessary, even in the case of elements 1 without large windowed compartments and, therefore, lacking an internal perimeter, to ensure peripherally internal junction points between the elements 3,4 in order to ensure the necessary structural rigidity to the element 1 as a whole.

Per tutti questi motivi, secondo l'invenzione, in corrispondenza delle suddette porzioni perifericamente interne dell'elemento strutturale 1, definite nella fattispecie illustrata dal perimetro interno 15 e da rispettive porzioni centrali inferiori 17, l'elemento metallico di tamponamento 4 e l'ossatura portante 3 in materiale plastico sono collegati tra loro mediante una pluralità di punti di giunzione definiti da elementi metallici 20,21 di collegamento meccanico, realizzati in un materiale compatibile con quello dell'elemento 3, che sono riportati sulla ossatura 3 in materiale plastico e sono collegati stabilmente, nel modo che si dirà, a rispettive porzioni di una faccia o superficie interna 22 ("interna" nel senso che è rivolta verso l'ossatura 4) dell'elemento 3 in lamiera, le quali sono disposte a sovrapposizione sulla ossatura portante 3, a diretto contatto della medesima. For all these reasons, according to the invention, in correspondence with the aforementioned peripherally internal portions of the structural element 1, defined in the case illustrated by the internal perimeter 15 and by respective lower central portions 17, the metal cladding element 4 and the framework bearing 3 in plastic material are connected to each other by means of a plurality of junction points defined by metal elements 20, 21 for mechanical connection, made of a material compatible with that of element 3, which are shown on the frame 3 in plastic material and are stably connected, as will be said, to respective portions of an internal face or surface 22 ("internal" in the sense that it faces the frame 4) of the sheet metal element 3, which are arranged overlapping on the supporting frame 3, in direct contact with the same.

In particolare, gli elementi metallici di collegamento utilizzati sono di due tipi differenti, indicati rispettivamente con 20 e con 21, utilizzati in combinazione tra loro. Gli elementi 20, destinati in particolare ad ottenere la giunzione tra gli elementi 3 e 4 in corrispondenza del perimetro interno 15 (e/o di altre parti perimetrali interne oppure ove vi sono spazi ridotti, sono costituiti da rivetti autoperforanti 20 (figura 4) piantati passanti attraverso l'ossatura in materiale plastico 3, per esempio entro apposite sedi passanti 24 ricavate attraverso la stessa, e piantanti in modo non passante nella lamiera definente l'elemento di tamponamento esterno 4. In alternativa, i rivetti 20 possono essere piantati passanti attraverso l'ossatura 3 anche in assenza delle sedi 24, perforando tramite i rivetti stessi l'ossatura 3, per esempio in zone appositamente predisposte e all'uopo conformate (per esempio presentanti spessore ridotto). In particular, the metal connecting elements used are of two different types, indicated respectively with 20 and 21, used in combination with each other. The elements 20, intended in particular to obtain the junction between the elements 3 and 4 in correspondence with the internal perimeter 15 (and / or other internal perimeter parts or where there are limited spaces, are made up of self-drilling rivets 20 (figure 4) passing through the plastic frame 3, for example within suitable through seats 24 obtained through it, and not passing through the sheet metal defining the external cladding element 4. Alternatively, the rivets 20 can be driven through the frame 3 even in the absence of the seats 24, by perforating the frame 3 through the rivets themselves, for example in specially prepared and specially shaped areas (for example having reduced thickness).

Come è illustrato in figura 4, i rivetti 20 autoperforanti sono piantati nella lamiera dell'elemento 4 dalla parte della faccia interna 22 ed in modo da produrre nella lamiera una perforazione non passante ed un rifollamento del materiale metallico "spostato" dalla penetrazione dei rivetti 20; di conseguenza, l'elemento 1 è provvisto, su una faccia esterna 25 dell'elemento in lamiera 4, opposta alla 22, di rispettive rifollature 26 di volume sostanzialmente pari a quello della parte di rivetto 20 piantata nella lamiera in corrispondenza delle stesse, cosicché i rivetti 20 risultano totalmente annegati nella lamiera, assicurando un collegamento tra elementi 3 e 4 stabile ed a tenuta di fluido. Nella fattispecie, il numero di rivetti 20 impiegati per la giunzione, e la loro disposizione, sono identici a quelli dei punti di saldatura elettrica che, secondo le tecnologie note, verrebbero impiegati per un elemento l identico, ma costruito con tecnologia tradizionale, cioè con gli elementi 3 e 4 entrambi in lamiera d'acciaio. As shown in Figure 4, the self-piercing rivets 20 are planted in the sheet of the element 4 on the side of the internal face 22 and in such a way as to produce a non-through perforation in the sheet and a bearing of the metal material "displaced" by the penetration of the rivets 20 ; consequently, the element 1 is provided, on an external face 25 of the sheet metal element 4, opposite to the 22, with respective bearing holes 26 having a volume substantially equal to that of the rivet part 20 planted in the sheet in correspondence with the same, so that the rivets 20 are totally embedded in the sheet metal, ensuring a stable and fluid-tight connection between elements 3 and 4. In this case, the number of rivets 20 used for joining, and their arrangement, are identical to those of the electric welding points which, according to known technologies, would be used for an identical element l, but built with traditional technology, i.e. with elements 3 and 4 both in sheet steel.

Preferibilmente, i rivetti 20 impiegati sono rivetti autoperforanti "ARIAL FASTENERS", prodotti e venduti dalla Società omonima, a Tempie Road, Leicester LES 4JG Gran Bretagna, che hanno la particolarità di venire a loro volta deformati durante la perforazione, frantumandosi, con parte della propria porzione "immersa", in una serie di "rampini" 27 divaricati (figura 4), che risultano annegati nelle rifollature 26 assicurando un collegamento paragonabile per qualità a quello per saldatura. Le rifollature 26, che rimangono visibili sulla superficie 25, essendo tutte limitate al perimetro 15, vengono in uso nascoste dal vetro del lunotto e dalla relativa guarnizione. In caso di necessità, inoltre, anche in questo caso possono essere impiegati, insieme agli elementi 20, anche cordoni continui o discontinui di adesivi sigillanti e/o strutturali. Preferably, the rivets 20 used are "ARIAL FASTENERS" self-piercing rivets, produced and sold by the company of the same name, in Tempie Road, Leicester LES 4JG Great Britain, which have the particularity of being in turn deformed during drilling, shattering, with part of the its portion "immersed", in a series of "grapples" 27 spread apart (Figure 4), which are embedded in the bearing holes 26 ensuring a connection comparable in quality to that for welding. The bearing holes 26, which remain visible on the surface 25, being all limited to the perimeter 15, are in use hidden by the rear window glass and the relative gasket. In case of need, moreover, also in this case, together with the elements 20, also continuous or discontinuous seams of sealing and / or structural adhesives can be used.

L'altro tipo di elementi metallici di collegamento usati in combinazione con i rivetti 20 sono costituiti da scodellini metallici 21 (figura 5), per esempio cilindrici, piantati entro apposite sedi passanti 30 della ossatura portate 3, in battuta assiale contro la stessa dalla parte rivolta da banda opposta all'elemento esterno 4, per esempio per mezzo di una rispettiva porzione perimetrale a flangia 31 di ciascuno scodellino 21; in questo modo gli scodellini 21 presentano rispettive proprie pareti piane di fondo 32 disposte in contatto con le rispettive porzioni della faccia 22 dell'elemento 4 in lamiera disposte a sovrapposizione sulla ossatura 3. Gli scodellini 21 sono realizzati in un materiale saldabile con il materiale metallico con cui è realizzata la lamiera in cui è formato l'elemento 4 e, per l'appunto, le loro pareti di fondo 32 vengono elettropuntate contro le citate porzioni dell'elemento 4, in modo da formare dei punti di collegamento per saldatura 35 tra gli scodellini 21 e l'elemento 4, secondo la tecnologia descritta dalla stessa Richiedente nella domanda italiana di brevetto per invenzione industriale nr. T094A0010167 depositata il 22.12.1994, il cui contenuto è qui incorporato per le parti necessarie per riferimento. The other type of metal connecting elements used in combination with the rivets 20 consist of metal cups 21 (figure 5), for example cylindrical, driven into suitable through seats 30 of the supported frame 3, axially abutting against it on the side facing from the opposite side to the external element 4, for example by means of a respective flange-like perimeter portion 31 of each cup 21; in this way the cups 21 have their own flat bottom walls 32 arranged in contact with the respective portions of the face 22 of the sheet metal element 4 arranged overlapping on the frame 3. The cups 21 are made of a material that can be welded with the metal material with which the sheet metal in which the element 4 is formed is made and, in fact, their bottom walls 32 are electropointed against the aforementioned portions of the element 4, so as to form welding connection points 35 between the cups 21 and the element 4, according to the technology described by the same Applicant in the Italian patent application for industrial invention no. T094A0010167 filed on 22.12.1994, the content of which is incorporated herein for the parts necessary for reference.

Infine, l'elemento 1 "ibrido" comprende anche rispettivi dispositivi accessori metallici, per esempio cerniere 40 (figura 6), serrature, eccetera, i quali vengono stabilmente collegati alla ossatura 3 in materiale plastico .mediante rispettivi scodellini 21, inseriti in battuta in apposite sedi dell'ossatura 3 e collegati poi con punti di saldatura elettrica 35 con le parti metalliche di supporto degli accessori da fissare, posizionati sull'ossatura 3 da banda opposta alle flange 31 degli elementi 21 interessati. Finally, the "hybrid" element 1 also comprises respective metal accessory devices, for example hinges 40 (figure 6), locks, etc., which are stably connected to the plastic frame 3 by means of respective cups 21, inserted in abutment in appropriate seats of the frame 3 and then connected by electric welding points 35 with the metal support parts of the accessories to be fixed, positioned on the frame 3 on the opposite side to the flanges 31 of the elements 21 concerned.

In base a quanto descritto, l'ottenimento di elementi strutturali autoportanti del tipo dell'elemento 1 illustrato si ottiene realizzando dapprima l'ossatura portante interna 3 per stampaggio, con un materiale plastico (o una pluralità di materiali plastici) sintetico, eventualmente composito, e realizzando la pelle 4 esterna in modo tradizionale, per stampaggio di una lamiera. Si esegue poi l'accoppiamento stabile dei bordi perimetrali esterni dell'elemento di tamponamento 4 e della ossatura portante 3 per aggraffatura, come in figura 3, ripiegando ad U i primi sui secondi previa l'interposizione tra gli stessi di adesivi e sigillanti e, infine, l'accoppiamento reciproco delle rispettive parti perimetrali, ma perifericamente interne, dell'ossatura 3 in plastica e dell'elemento 4 in lamiera, come il perimetro 15 e le porzione 17, mediante i punti di giunzione definiti dagli elementi metallici 20,21, senza effettuare alcuna perforazione passante dell'elemento 4 in lamiera. On the basis of what has been described, the obtainment of self-supporting structural elements of the type of the element 1 illustrated is obtained by first making the internal supporting frame 3 by molding, with a synthetic plastic material (or a plurality of plastic materials), possibly composite, and making the outer skin 4 in the traditional way, by stamping a sheet. The stable coupling of the external perimeter edges of the cladding element 4 and of the supporting frame 3 by seaming is then carried out, as in Figure 3, by folding the former into a U shape over the latter after interposing adhesives and sealants between them and, finally, the mutual coupling of the respective perimeter parts, but peripherally internal, of the plastic frame 3 and of the sheet metal element 4, such as the perimeter 15 and the portions 17, by means of the junction points defined by the metal elements 20,21 , without carrying out any through drilling of the sheet metal element 4.

Preferibilmente, l'ossatura portante è realizzata in un materiale scelto nel gruppo consistente in: SMC, BMC, GMT, mentre l'elemento di tamponamento 4 è realizzato in un materiale scelto nel gruppo consistente in: lamiera di acciaio, lamiera di alluminio, lamiera in una lega di alluminio. Preferibilmente, infine, la verniciatura di finitura ("top coating") dell' ibrido ottenuto in tali materiali, una volta collegati gli elementi 3 e 4, viene eseguita per via elettrostatica, usando vernici a polvere. In questo caso, per permettere l'applicazione di tale tecnologia anche all'ossatura 3 in plastica, questa viene ottenuta inserendo all'interno della massa dell'elemento in resina una certa quantità di grafite, in genere limitata al 2-4% in peso sul totale dei componenti la resina di stampaggio per l'ossatura 3. Preferably, the supporting frame is made of a material chosen from the group consisting of: SMC, BMC, GMT, while the infill element 4 is made of a material chosen from the group consisting of: steel sheet, aluminum sheet, sheet metal in an aluminum alloy. Finally, preferably, the "top coating" of the hybrid obtained in these materials, once elements 3 and 4 have been connected, is carried out electrostatically, using powder paints. In this case, to allow the application of this technology also to the plastic frame 3, this is obtained by inserting a certain amount of graphite into the mass of the resin element, generally limited to 2-4% by weight. on the total of the components the molding resin for the frame 3.

Claims

R IV E N D I C A Z I O N I 1. Structural element for the construction of vehicle bodies, in particular for the construction of moving parts of said bodies such as side doors, hatches, bonnets and the like, of the type comprising an internal supporting frame, arranged in use facing the passenger compartment of the vehicle, and an external infill element coupled to the frame from the side of the latter facing, in use, from the opposite side to the passenger compartment; characterized in that said internal frame is made of a synthetic plastic material, while the external infill element is made of a metal sheet; the external metal cladding element being stably connected by superimposition to the supporting frame in plastic material by perimeter stapling by means of its own respective perimeter edges folded into a U over respective corresponding perimeter edges specially shaped of the supporting frame, in correspondence with peripherally internal portions of the element structural, said metal plugging element and supporting frame made of plastic material being connected to each other by means of junction points defined by metal mechanical connection elements placed on said frame made of plastic material.

2. Structural element according to claim 1, characterized by the fact that said metal connecting elements are constituted by self-perforating rivets driven through the plastic material frame, and not passing through the sheet metal defining the external cladding element.

3. Structural element according to claim 2, characterized in that said self-perforating rivets are driven into said sheet from the side of an internal face of the same, facing the supporting frame, in correspondence with respective portions of said internal face of the sheet arranged in a overlapping on the supporting frame, in direct contact with the same, in correspondence with said portions of the internal face, the said sheet having on its own external face, opposite to said internal face, respective ball bearings of a volume substantially equal to that of the part of the rivet planted in the sheet metal in correspondence with each said portion of the internal face of the sheet, so that said rivets are totally embedded in the sheet.

4. Structural element according to claim 2 or 3, characterized in that said self-piercing rivets are "ARIAL FASTENERS" rivets.

5. Structural element according to claim 1, characterized by the fact that said metal connecting elements are constituted by metal cups driven into suitable pass-through seats of the supported frame, in axial abutment against the same from the side facing the opposite side to the external element. infill and with respective flat bottom walls arranged in contact with respective portions of an internal face of the sheet facing the frame, arranged overlapping on the supporting frame, in direct contact with it, said metal cups being made of a material weldable with the metallic material with which said sheet is made; and said bottom walls of said cups being electropointed against said portions of the sheet.

Structural element according to one of the preceding claims, characterized in that the said metal connecting elements simultaneously comprise self-perforating rivets according to one of claims 2 to 4, and cups according to claim 5.

7. Structural element according to claim 6, characterized in that said self-perforating rivets are arranged to join respective perimetrically internal edges of the frame and of the cladding element, intended to delimit openings passing through the structural element, for example windows.

8. Structural element according to claim 6 or 7, characterized in that it comprises respective metal accessory devices, for example hinges, locks, etc., stably connected to said supporting frame made of plastic material by means of said cups according to claim 5.

Structural element according to any one of the preceding claims, characterized in that structural adhesives and / or sealants are interposed between said infill element and said frame, at least in correspondence with their respective perimeter edges.

10. Method for obtaining self-supporting structural elements for the construction of vehicle bodies, in particular of moving parts of said bodies such as side doors, hatches, hoods, characterized in that it comprises the following steps: realization of an internal load-bearing frame of the structural element by injection or compression molding of a synthetic plastic material metal sheet, - stable coupling of the external perimeter edges of the infill element and of the supporting frame by seaming, obtained by folding the former into a U shape over the latter; And reciprocal coupling of the respective perimeter parts, but peripherally internal, of the frame and of the sheet metal infill element by means of junction points defined by metal mechanical connection elements placed on said frame in plastic material, which are stably connected to the element of plugging in sheet metal for welding and / or driving said elements into the sheet, with bearing and without through perforation of the same.

11. Method according to claim 10, characterized in that, during said coupling steps of the edges and the perimeter parts of the said infill and supporting frame elements, continuous or discontinuous cords of sealing and / or structural adhesives are interposed between them. .

12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that said supporting frame is made of a material selected from the group consisting of: SMC, BMC, GMT; and by the fact that said infill element is made of a material selected from the group consisting of: steel sheet, aluminum sheet, sheet in an aluminum alloy.

13. Structural element for vehicle bodies and method for its realization, substantially as described and as illustrated with reference to the attached drawings.