BR0300756B1

BR0300756B1 - estrutura de suporte hìbrida para um painel de instrumentos de veìculo, e processo para a fabricação do mesmo.

Info

Publication number: BR0300756B1
Application number: BRPI0300756-1A
Authority: BR
Inventors: Daniel Charbonnel
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2012-01-10
Also published as: AR039607A1; US6761395B2; SK3692003A3; JP2003327017A; PL205683B1; CZ299239B6; SK287433B6; CZ2003654A3; EP1350711A1; BR0300756A; ES2269645T3; DE60213554D1; PT1350711E; DE60213554T2; ATE334862T1; PL359353A1; EP1350711B1; US20030227195A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA DE SUPORTE HÍBRIDA PARA UM PAINEL DE INSTRUMENTOS DE VEÍ- CULO, E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DO MESMO"

A presente invenção refere-se em geral à indústria automobilísti- ca e diz respeito a uma estrutura de suporte híbrido para um painel de ins- trumentos de veículo e um processo para a fabricação do mesmo.

O painel de instrumentos de um veículo é uma unidade comple- xa, que compreende dispositivos e controles múltiplos, tais como o painel de instrumento, o conjunto para distribuição de ar dentro do compartimento de passageiro do veículo, o painel de controle para o conjunto de distribuição de ar, o modulo de 'air-bag', etc. A estrutura de suporte de um painel de ins- trumentos compreende um elemento transversal feito de folha de metal incli- nada tendo uma conformação alongada ao longo de um eixo principal e projetada para ser fixada ao corpo do veículo. O dito elemento transversal constitui um elemento de mancai de carga para suportar o conjunto do painel de instrumentos inteiro. Estruturas de suporte híbridas são conhecidas, em que o material plástico é co-moldado no elemento transversal de metal para formar um conjunto de distribuição de ar e fixar áreas naquelas que são para serem instaladas, por exemplo, um módulo de 'air-bag' e vários componen- tes ou dispositivos elétricos ou eletrônicos que formam parte do conjunto do painel de instrumentos. Em particular, o conjunto de distribuição de ar com- preende um duto de distribuição o qual se estende paralelo ao elemento transversal e uma caixa de distribuição que define uma ou mais câmaras que se comunicam com o duto. O conjunto de distribuição de ar é obtido por meio de injeção de material plástico e é apoiado no elemento transversal por co-moldagem, isto é, por injeção de material plástico no elemento transver- sal de metal.

Um dos problemas que são encontrados na produção de uma estrutura de suporte híbrida desse tipo é representada pelo diferente coefici- ente de expansão térmica do elemento transversal e do material plástico co- moldado dele. Quando o conjunto de painel de instrumentos é instalado em um veículo, os ciclos de aquecimento e resfriamento produzem uma expan- são térmica diferenciada da parte de material plástico e da parte metal da estrutura de suporte híbrida. A expansão térmica dessa espécie produz ten- sões no material plástico o qual podem causar sua pane.

A fim de superar suas dificuldades, o objetivo da presente inven- ção é uma estrutura de suporte híbrida para um painel de instrumentos de veículo, bem como um processo para fabricação da mesma, a dita estrutura e processo tendo as características que formam a matéria objeto das reivin- dicações que seguem.

As características e vantagens da presente invenção aparecerão claramente a partir da descrição detalhada que segue, fornecida simples- mente para fins de exemplo não limitante, com referência às figuras anexas, em que:

- As Figuras 1 a 3 são representações esquemáticas de um pro- cesso para a produção de uma estrutura de suporte de acordo com a pre- sente invenção;

- As Figuras 4 e 5 são vistas em perspectiva frontal e traseira, respectivamente, da parte indicada pela seta IV na Figura 3;

- A Figura 6 é uma elevação da estrutura de suporte de acordo com a presente invenção; e

- As Figuras 7, 8 e 9 são seções transversais tomadas ao longo das linhas VII - VII, VIII - VIII e IX - IX, respectivamente, da Figura 6.

Com referência às Figuras 1 a 3, uma estrutura de suporte híbri- da de acordo com a presente invenção é produzida iniciando-se de um ele- mento transversal 10 feito de folha de metal inclinada tendo uma seção transversal geralmente conformada em C e uma conformação alongada ao longo de um eixo principal projetado por 12 na Figura 1. O elemento trans- versal 10 é provido com furos 14 para fixá-lo ao corpo do veículo e furos 16 para facilitar o apoio do material plástico co-moldado. O elemento transver- sal 10 é inserido na matriz de um aparelho moldado por injeção (não ilustra- do), em que, em uma etapa de moldagem, um primeiro material plástico é injetado em uma primeira sede de moldagem por injeção da matriz, a dita sede sendo projetada para formar um conjunto de distribuição de ar. A Figu- ra 2 ilustra o componente que é obtido na extremidade dessa etapa de fabri- cação intermediária. O conjunto de distribuição de ar é projetado, como um todo, por 18 e compreende um duto de distribuição de ar 20, o qual se es- tende paralelo ao elemento transversal 10, e uma caixa de distribuição 22, formada de um modo integral com o duto 20 e tendo uma porção 24 co- moldada em uma área correspondente do elemento transversal 10. Como ilustrado na Figura 2, a caixa de distribuição 22 é apoiada em uma área substancialmente central do elemento transversal 10, e o duto de distribui- ção 20 tem duas seções laterais 26 que se estendem, em padrão cantiléver, da caixa de distribuição 22. A porção 24 para apoio da caixa de distribuição 22 circunda completamente o elemento transversal 10 e é fixado termica- mente ao último sem qualquer possibilidade de movimento relativo.

Em uma etapa subseqüente do processo de moldagem, um se- gundo material plástico de um tipo diferente do material plástico que forma o conjunto de distribuição de ar 18 é injetado a fim de formar pelo menos um suporte apoiado ao elemento transversal 10 e conectado, do modo que será descrito a seguir, para uma porção lateral correspondente 26 do duto de dis- tribuição 20. A Figura 3 ilustra a estrutura de suporte de acordo com a pre- sente invenção na extremidade dessa etapa de moldagem adicional. Como pode ser visto da Figura 3, nessa segunda etapa de moldagem, um primeiro suporte 28 e um segundo suporte 30 são formados, os quais são apoiados, por meio de co-moldagem, ao elemento transversal 10 em laterais opostas com respeito à caixa de distribuição 22. Também os suportes 28, 30 são fir- memente fixados ao elemento transversal 10 sem qualquer possibilidade de movimento com respeito ao último.

Preferivelmente, a primeira etapa de moldagem por injeção para moldagem do conjunto de distribuição 18 e a segunda etapa de moldagem por injeção para moldagem dos suportes 28, 30 são, ambas, realizadas dentro da mesma matriz. As duas etapas de moldagem são separadas uma da outra pelo fato de que a segunda etapa de moldagem se realiza depois do material injetado com a primeira etapa de moldagem já ter endurecido. As duas etapas de moldagem podem ser realizadas em ordem reversa com respeito ao que é descrito aqui, isto é, os suportes 28, 30 podem ser injeta- dos primeiro, e mais tarde o conjunto de distribuição 18 pode ser moldado por injeção. Preferivelmente, as partes co-moldadas feitas de material plásti- co são providas com arestas de endurecimento para aumentar a dureza da estrutura. De acordo com a presente invenção, as primeira e segunda ope- rações de moldagem são produzidas a fim de estabelecer uma conexão mútua entre o duto de distribuição 20 e os suportes 28, 30, os quais permi- tem liberdade de movimento relativo em uma direção paralela ao eixo princi- pal 12. Isso é obtido criando-se uma solda ou cola química na área de cone- xão mútua entre o suporte 28, 30 e o duto de distribuição 20. Conforme será ilustrado em maiores detalhes no que segue, as superfícies de conexão en- tre os suportes 28, 30 e o duto de distribuição 20 são conformados a fim de formar um guia paralelo ao elemento transversal 10 o qual não impede mo- vimentos relativos entre as superfícies de conexão em uma direção paralela ao eixo principal 12. A conexão na forma de um guia entre os suportes 28, 30 e o canal de distribuição 20 é, além do mais, provido a fim de impedir movimentos relativos em direções ortogonais ao eixo principal 12.

Um meio particularmente simples e eficaz para se obter esse tipo de conexão consiste em se usar materiais plásticos que são diferentes e não são quimicamente compatíveis uns com os outros para formar o con- junto de distribuição 18 e os suportes 28, 30. Preferivelmente, os materiais plásticos são materiais poliméricos tendo estruturas diferentes; por exemplo, o primeiro material pode apresentar uma estrutura amorfa, enquanto o se- gundo material pode ter uma estrutura cristalina. Para fins de exemplo, o material plástico que forma o conjunto de distribuição 20 pode ser acrilonitrila butadieno estireno (ABS) ou ainda uma mistura de ABS e policarbonato, e o material constituindo os suportes 28, 30 pode ser polipropileno homopolíme- ro de polipropileno ou ainda copolímero de polipropileno. Os dois suportes 28, 30 têm a função de conectar as extremidades laterais 26 do duto de dis- tribuição 20 ao elemento transversal de metal 10 e pode, além disso, ser usado para fixar os dispositivos ou componentes que formam parte do con- junto de painel de instrumentos. Por exemplo, o suporte 28 pode ser usado para fixar uma caixa de fusível (não ilustrado), e o suporte 30 pode ser usa- do para instalar o conjunto de 'air-bag' para o passageiro.

As Figuras 4 e 5 ilustram o modo pelo qual um dos suportes, no caso no ponto de suporte 28, está apoiado por meio de co-moldagem ao elemento transversal 10 e é conectado ao duto de distribuição 26. A superfí- cie de conexão entre o duto 20 e o suporte 28 é designada por 32. Nessa área, um dos dois materiais plásticos é injetado na superfície externa do ou- tro material que já foi formado e, graças à diferença de natureza do material plástico, nenhuma cola química nem qualquer fusão é estabelecido entre os dois materiais. A superfície de conexão pode ter uma forma substancial- mente conformada em C disposta de tal modo como que para deixar livre de relativo deslizamento na direção do eixo principal do elemento transversal de metal 10.

Adicionais detalhes de construção da estrutura de suporte de acordo com a presente invenção são ilustrados nas Figuras 6 a 9. Em parti- cular, na Figura 8 pode ser notado que a caixa de distribuição 22 define uma câmara de distribuição principal 34 e uma câmara de distribuição para o fluxo de ar de desembaçar/descongelar 36. Ambas as câmaras 34, 36 se comuni- cam no topo com o duto de distribuição 20. A câmara de distribuição principal 34 se comunica adicionalmente com aberturas 38 para a distribuição do fluxo de ar para saídas de distribuição frontais. Nas Figuras 7 e 8, pode ser notado que o duto de distribuição 20 está aberto no topo e é projetado para ser fe- chado no topo do painel de instrumentos (não ilustrado). O duto de distribui- ção 20 tem um diafragma longitudinal 40, o qual divide o duto 20 em um canal de distribuição para o fluxo de ar de desembaçar/descongelar 42 e em um canal de distribuição de ar difundido 44. Como pode ser visto nas Figuras 7 e 9, na superfície de conexão 3:2 entre os suportes 28, 30 e o canal 20, arestas longitudinais 46 podem ser providas paralelas ao elemento transversal 10 de tal modo que a conexão entre cada um dos suportes 28, 30 e o duto de distri- buição 20 seja rígida em direções ortogonais ao elemento transversal 10, e existe aí a possibilidade de movimento relativo somente em uma direção pa- ralela para o elemento transversal 10. Quando a estrutura de suporte de acordo com a presente inven- ção é submetida a uma variação de temperatura, a expansão térmica pre- dominante está na direção do elemento transversal 10. Já que o material de metal que forma o elemento transversal 10 e o material plástico que forma o duto de distribuição 20 têm coeficientes de expansão térmica que são dife- rentes um do outro, esses componentes serão submetidos à expansão tér- mica diferenciada ao longo do eixo do elemento transversal 10. Graças à conexão móvel entre os suportes 28, 30 e o duto de distribuição 20, a estru- tura de suporte como um todo é livre para suportar deformação de um modo diferente, sem quaisquer tensões sendo induzidas no material plástico. Em particular, as partes que estão rigidamente apoiadas no elemento transversal movem-se juntas com o último na direção do eixo principal, e os movimentos de expansão térmica diferenciada são concentrados nas áreas de conexão entre o duto 20 e os suportes 28, 30. Nessas áreas, pode haver movimentos relativos na região de ± 3 mm.

Claims

1. Estrutura de suporte híbrida para um painel de instrumentos de veículo, compreendendo: - um elemento transversal de metal (10) tendo uma conformação alongada ao longo de um eixo principal (12); - um duto de distribuição de ar (18) feito de material plástico, in- cluindo pelo menos um duto de conformação alongada (20), o qual se es- tende paralelo ao elemento transversal de metal (10), e uma caixa de distri- buição de ar (22) apoiada no elemento transversal de metal (10) por co- moldagem; caracterizado pelo fato de compreende pelo menos um suporte (28, 30) feito de material plástico, apoiado no elemento transversal de metal (10) por co-moldagem e conectado ao dito duto de distribuição de ar (20) a fim de permitir liberdade relativa de movimento entre o duto (20) e o suporte (28, 30) em uma direção paralela ao dito eixo principal (12).

2. Estrutura de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o duto de distribuição (20) e o dito suporte (28, 30) estão conec- tados juntos por meio de uma superfície guia (32), que leva em conta um relativo deslizamento em uma direção paralela ao eixo principal antes men- cionado (12)

3. Estrutura de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a superfície de acoplagem antes mencionada (32) impede mo- vimentos relativos em direções ortogonais ao eixo principal acima mencio- nado (12).

4. Estrutura de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o duto de distribuição (26) e o dito suporte (28, 30) são feitos de matérias plásticos que são diferentes e não são quimicamente compatíveis um com o outro.

5. Estrutura de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que um primeiro dos materiais plásticos apresenta uma estrutura amorfa, e um dos segundos ditos materiais plásticos apresenta uma estrutu- ra cristalina.

6. Estrutura de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o material plástico antes mencionado de estrutura amorfa com- preende ABS ou uma mistura de ABS e policarbonato.

7. Estrutura de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o material plástico antes mencionado de estrutura cristalina compreende polipropileno homopolímero ou copolímero de polipropileno.

8. Processo para a fabricação de uma estrutura de suporte híbri- da para um painel de instrumentos de veículo, compreendendo as etapas de: - prover um elemento transversal de metal tendo uma conforma- ção alongada ao longo do eixo principal; e - co-moldar um primeiro material plástico em uma parte do ele- mento transversal (10) para formar um conjunto de distribuição de ar, que inclui pelo menos um dueto de conformação alongada (20) e uma caixa de distribuição (22) apoiada ao elemento transversal (10) por co-moldagem; caracterizado pela etapa de: - injeção de um segundo material plástico a fim de formar pelo menos um suporte (28, 30) co-moldado no elemento transversal (10) e co- nectado ao dito duto de distribuição (20) a fim de possibilitar liberdade de movimento relativo entre o duto (20) e o dito suporte (28, 30) em uma dire- ção paralela ao elemento transversal antes mencionado.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a injeção do segundo material plástico acontece no mesmo apa- relho de moldagem por injeção depois da solidificação do primeiro material plástico.