BR102015011650B1

BR102015011650B1 - reforço ativo com trilha de solda reforçada em coluna

Info

Publication number: BR102015011650B1
Application number: BR102015011650-0A
Authority: BR
Inventors: Brandon M. Aselage
Original assignee: Ford Global Technologies, Llc
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2021-02-02
Also published as: CN105313821A; US9120450B1; RU2015120247A3; DE102015108266A1; RU2015120247A; CN105313821B; MX2015006742A; RU2683717C2; BR102015011650A2

Abstract

REFORÇO ATIVO COM TRILHA DE SOLDA REFORÇADA EM COLUNA. Reforço ativo para uma superfície de guarnição interior de um veículo automóvel tem um painel de guarnição externo moldado de plástico com uma seção de união de ciclo fechado em uma superfície interna. Um membro de bexiga expansível moldado de plástico tem uma seção de afixação central configurada para afixar-se a uma estrutura de suporte do veículo, um flange de união ao longo de uma borda periférica, e a seção defletora entre a seção de afixação central e o flange de união. A seção de união de ciclo fechado e o flange de união estão configurados para definir uma região toroidal substancialmente fechada entre eles. Um corpo de afixação é moldado in situ para preencher substancialmente a região toroidal. Em consequência da moldagem in situ do corpo de afixação na região toroidal, o painel de guarnição e o membro de bexiga se tornam unidos via o corpo de afixação resultando em uma alta força de união.

Description

[001] REFERÊNCIA CRUZADA DE PEDIDOS RELACIONADOS

[002] Não Aplicável.

[003] DECLARAÇÃO RELATIVA A PESQUISA PATROCINADA PELO GOVERNO FEDERAL

[004] Não Aplicável.

[005] FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção refere-se em geral a reforços ativos para proteção do ocupante contra colisão em veículos automóveis, e, mais especificamente, a uma maior robustez da união entre um membro de bexiga expansível e uma parede de guarnição que são moldados separadamente.

[007] Um reforço ativo é um dispositivo para proteção do ocupante de um veículo dotado de uma bexiga inflável a gás para absorver impactos e reduzir trauma aos ocupantes durante uma colisão. Em oposição a almofadas de airbag que emergem de trás de várias aberturas na inflação, os reforços ativos usam a própria superfície de guarnição interior para expandir-se no começo de um evento de colisão para absorver o impacto e dissipar energia através da ação de um gás de inflação. A patente U.S. 8.205.909, emitida em 26 de junho de 2012, incorporada aqui por referência, divulga um reforço para joelhos ativo integrado em uma porta de porta-luvas que é leve e visualmente atrativo. A patente U.S. 8.474.868, emitida em 2 de julho de 2013, também incorporada aqui por referência, divulga uma estrutura típica em que um reforço ativo inclui uma parede externa ou painel de guarnição que está voltada para um ocupante de veículo e afixada a uma parede interna ou painel ao longo de um contorno selado. Uma ou ambas as paredes é deformável a fim de fornecer uma bexiga inflável. Por exemplo, a parede interna pode ter uma região plissada (ou seja, tipo acordeão) que se estica durante inflação. As paredes estão inicialmente pouco distanciadas quando em sua condição de pré-abertura não inflada. Isto permite a entrada do gás de inflação de uma maneira possível de atingir uma inflação uniforme pelo painel.

[008] As paredes interna e externa de um reforço ativo típico são compreendidas de termoplásticos moldados, tais como polietileno, poliolefina, ou PVC. Elas são tipicamente moldadas por injeção, mas poderiam ser também moldadas por sopro. Quando formadas separadamente, as paredes precisam ser unidas hermeticamente ao redor de seu contorno a fim de formar a bexiga inflável. A junção precisa ser forte para resistir a separação resultante das altas pressões durante inflação.

[009] Um método conhecido se selar as paredes de uma bexiga é mediante soldagem a quente, que envolve o aquecimento das superfícies de correspondência e depois sua compressão juntas. Exemplos incluem soldagem de chapa a quente, soldagem por infravermelho e soldagem a laser. Um flange de soldagem geralmente planar tem sido fornecido ao redor do perímetro externo de uma parede interna (de bexiga) que é recebida por uma superfície geralmente planar de uma parede externa (de guarnição). A parede externa e/ou superfícies internas pode incluir também ressaltos de vedação eretos que aumentam a resistência de solda que penetra e se funde com o flange de soldagem ou outra superfície oposta durante o processo de soldagem a quente no qual as áreas a serem soldadas são aquecidas e depois comprimidas. Apesar da penetração dos ressaltos de vedação, a separação de solda continuou a ser um modo de falha potencial para os reforços ativos.

[010] SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] Em um aspecto da invenção, um reforço ativo está fornecido para uma superfície de guarnição interior de um veículo automóvel. Um painel de guarnição externo moldado de plástico possui uma seção de união de ciclo fechado em uma superfície interna. Um membro de bexiga expansível moldado de plástico possui uma seção de afixação central configurada para afixar-se a uma estrutura de suporte do veículo, um flange de união ao longo de uma borda periférica, e uma seção defletora entre a seção de afixação central e o flange de união. Pelo menos um entre a seção de união ou o flange de união inclui uma pluralidade de ressaltos circunferenciais. A seção de união e o flange de união são intermisturados em uma região de soldagem a quente fundindo-os juntos. Um membro de coluna é moldado com inserto e uma entre a seção de união ou o flange de união. O membro de coluna projeta-se entre ressaltos circunferenciais adjacentes, em que o membro de coluna é desfundido pela soldagem a quente da seção de união e o flange de união, de modo que a intermistura da seção de união e o flange de união encapsula uma porção de projeção do membro de coluna na região de soldagem a quente.

[012] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[013] A fig. 1 é uma vista em perspectiva explodida voltada para fora de um sistema de porta de um sistema de porta de porta-luvas com reforço para joelhos ativo da técnica anterior de um tipo ao qual a presente invenção pode ser aplicada.

[014] A fig. 2 é uma vista em perspectiva traseira de um painel de guarnição externo e conjunto de parede de bexiga de um reforço ativo da técnica anterior.

[015] A fig. 3 é uma vista em perspectiva do painel de guarnição externo da técnica anterior da fig. 2 com a parede de bexiga removida.

[016] A fig. 4 é uma vista em seção transversal de uma junção soldada da técnica anterior entre um painel de guarnição e uma parede de bexiga.

[017] A fig. 5 é uma vista em perspectiva de uma concretização de um membro de coluna tendo uma seção cruzada em forma de viga em I antes de moldagem com inserto em um painel de guarnição externo.

[018] A fig. 6 é uma vista em seção transversal do membro de coluna ao longo das linhas 6-6 da fig. 5.

[019] A fig. 7 é uma vista em seção transversal de uma concretização de um painel de guarnição externo, membro de coluna moldado com inserto, e uma parede de bexiga interna antes de soldagem a quente.

[020] A fig. 8 é uma vista em seção transversal do painel de guarnição externo, membro de coluna, e uma parede de bexiga interna da fig. 7 após soldagem a quente.

[021] A fig. 9 é uma vista em perspectiva de outra concretização de um membro de coluna tendo uma seção cruzada em T.

[022] A fig. 10 é uma vista em seção transversal do membro de coluna da fig. 9 ao longo das linhas 10-10.

[023] A fig. 11 é uma vista em seção transversal do membro de coluna da fig. 9 moldado com insecto em uma parede de guarnição externa.

[024] As figs. 12-14 são vistas em seção transversal de outras concretizações do membro de coluna com outros formatos em seção transversal.

[025] A fig. 15 é uma vista em seção transversal de outra concretização de um reforço ativo em que uma parede de guarnição externa e uma parede de bexiga interna possui cada uma um membro de coluna moldado com inserto.

[026] A fig. 16 é uma vista em seção transversal do esforço ativo da fig. 15 com membros de coluna de intertravamento após soldadura a quente.

[027] DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[028] Referindo-se agora à fig. 1, um sistema de reforço ativo para joelhos 10 possui um componente de painel de base 11 que forma a estrutura de suporte ou fundação para o reforço. A base 11 pode fazer parte de uma porta de porta- luvas que está afixada ao veículo articulando-se desde uma cavidade de armazenagem ou porta-luvas 12, como mostrado na figura 1. Alternativamente, o reforço ativo pode estar montado a outra estrutura de suporte, tal como um suporte de painel de instrumentos abaixo de uma coluna de direção, por exemplo. Estas localizações estabelecem interface com os joelhos de um indivíduo conduzindo em uma posição de assento correspondente dentro de um veículo. O reforço também pode estar posicionado para proteger outras áreas do corpo, tal como um reforço montado em uma porta de passageiro para proteção do tronco.

[029] A base 11 atua como uma superfície de reação para suportar uma bexiga inflável formada por uma parede interna (membro de bexiga) 13 e uma parede externa (painel de guarnição) 14 que são unidos ao redor de seu contorno 15. As paredes 13 e 14 são compreendidas preferencialmente de plástico moldado (tal como poliolefina termoplástica (TPO)) e são unidas por soldadura a quente, tal como soldagem de chapa a quente, para formar um selo periférico ao redor de uma região central 17 para formar uma bexiga. Uma fonte de gás de inflação (ou seja, insuflador) 16 é controlado eletronicamente para ativar-se durante uma colisão e liberar gás para inflar o reforço. A parede externa 14 pode compreender a superfície de guarnição interior Classe A, tal como o exterior da porta de porta-luvas, ou uma película adicional ou cobertura (não mostrada) pode ser aplicada em sua superfície externa.

[030] A fig. 2 é uma vista traseira de outra concretização da técnica anterior de uma bexiga inflável 20. Uma parede de painel de guarnição externo moldado de plástico 21 sobrepõe-se a uma parede de bexiga interna moldada de plástico e expansível 22. As paredes 21 e 22 estão unidas ao redor de uma região de perímetro fechado 23 para formar uma bexiga inflável tendo um volume central aberto entre as paredes 21 e 22 para receber um gás de inflação durante evento de colisão proveniente de um insuflador 24 montado em um rebaixo 25 da parede de bexiga 22. A parede de bexiga 22 inclui uma pluralidade de plissados, tal como as de número de referência 26 e 27, para acomodar a expansão da parede de bexiga 22 durante inflação. Uma pluralidade de protuberâncias ou torres 28 são usados para montar a parede de bexiga 22 a uma estrutura de suporte do veículo que atua como uma superfície de reação. Um flange de soldagem 29 estende-se circunferencialmente ao redor da parede de bexiga 22. Os orifícios de ventilação 30 compreendidos de um padrão conformado em asterisco cortados através da parede de bexiga 22 podem estar incluídos para descarregar o volume central antes e durante a abertura. Outros tipos de ventilação, tais como uma ventilação ativa, também podem ser empregados.

[031] A fig. 3 mostra a parede externa 21 com a parede de bexiga interna removida revelando uma superfície de bexiga 31 que está voltada para a parede interna quando montada. Uma pluralidade de ressaltos eretos 32 acompanham a região de perímetro fechado 23 e estão unidos com o flange 29 da parede de bexiga interna 22 (Fig. 2) mediante soldagem a quente para criar um selo hermético para a bexiga inflável. Os ressaltos 33 estão fornecidos para suportar o insuflador.

[032] A fig. 4ilustra a união soldada entre o flange 29 e os ressaltos 32 em maiores detalhes. Devido à aplicação de calor e pressão, os ressaltos 32 penetram preferencialmente e se unem ao flange 23. Durante inflação, a parede externa 21 move-se para fora enquanto o plissado 27 se desdobra. A expansão da bexiga resulta em forças aplicadas à soldaque tendem a separar a solda.

[033] A fim de evitar certas desvantagens das juntas soldadas conhecidas, a presente invenção emprega um membro de coluna que é moldado com inserto em uma das paredes a serem soldadas a quente, de modo que o membro de coluna é incorporado na região de soldadura a quente de uma maneira que reforça a soldadura.

[034] Uma primeira concretização de um membro de coluna 35 está mostrada nas figs. 5 e 6 formada como um anel circunferencial com uma seção cruzada de viga em I. O membro de coluna 35 é formado preferencialmente de um metal, tal como um aço inoxidável ou alumínio ou um material diferente de metal que permanece não fundido à temperaturas empregadas ao soldar a quente a bexiga de plástico e as paredes de guarnição. Como mostrado na figura 6, a seção cruzada de viga em I inclui uma placa inferior ou embutida 36, uma placa superior 37, e um enredamento central 38 entre as placas 36 e 37. O membro de coluna 35 tem um anel conformado em circunferência a fim de acompanhar uma trilha de solda definida por ressaltos circunferenciais em uma das paredes de reforço ativo.

[035] Preferencialmente, o tamanho do membro de coluna 35 é adaptado para encaixar dentro de um par de ressaltos circunferenciais adjacentes, como mostrado na figura 7. Assim, a parede de guarnição externa 40 tem uma seção de união compreendida de ressaltos 41 e 42 separados por uma folga interveniente 43. A placa inferior 36 do membro de coluna 35 é moldado com inserto durante a manufatura da parede 40, de modo que o membro de coluna 35 projeta-se entre os ressaltos 41 e 42 com a placa superior 37 exposta (preferencialmente, permanecendo dentro do perfil da folga 43). Uma parede de bexiga interna 45 tem um flange de união 46 a ser soldado a quente com os ressaltos 41 e 42 pelo aquecimento de áreas adjacentes 47 durante um processo de soldagem a quente. Como conhecido na técnica, uma placa de soldadura a quente ou outra fonte de calor está colocada entre a seção de união (ressaltos 41 e 42) e o flange de união 46 para fazer contato e fundir o material plástico correspondente. Uma vez fundido ou amolecido, a placa quente é removida e depois as paredes 40 e 45 são comprimidas a fim de intermistura o material plástico fundido. Como mostrado na figura 8, as paredes fundidas juntas por intermistura em uma região de soldagem a quente 48. O membro de coluna 35 é desfundido de modo que a intermistura do material plástico proveniente das paredes 40 e 45 encapsula a porção de membro de coluna 35 que se projetou inicialmente entre os ressaltos circunferenciais. Assim, a placa superior 37 é encapsulada por material intermisturados proveniente das paredes 40 e 45 enquanto a placa inferior 36 permanece embutida na porção de parede 40 que não foi fundida. A folga entre os ressaltos adjacentes nos quais o membro de coluna se projeta fornece um espaço para a intermistura do material plástico proveniente de ambas as paredes, desse modo criando uma soldadura com resistência substancialmente aumentada em consequência do reforço propiciado pelo membro de coluna.

[036] As figs. 9 e 10 mostra outra concretização de um membro de coluna 50 tendo uma seção cruzada em forma de T. Uma perna de centro 52 está conectada a uma placa superior 51. Como mostrado na figura 11, a perna de centro 52 está embutida por moldagem com insecto em uma parede de guarnição externa 53 entre ressaltos circunferenciais adjacentes 54 e 55 para projetar-se em uma folga 56, de modo que a placa superior 51 é orientada em direção a uma segunda parede (não mostrada) a ser soldada a quente com os ressaltos 54 e 55.

[037] A fig. 12 mostra uma variação na seção cruzada de um membro de coluna,em que um enredamento centralδO se acopla a uma placa inferior 61 e a uma placa superior 62. A placa superior 62 possui um par de extensões 63 e 64 que estão orientadas para penetrar e prender-se em uma região intermisturada de material plástico soldado a quente que flui abaixo da placa superior 62, por exemplo. De uma maneira semelhante, a fig. 13 mostra uma concretização alternativa, em que uma perna de centro 65 conecta-se a uma placa superior curvada 66 com extensões anguladas 67 e 68 para prender o material plástico intermisturados da soldagem a quente e aumentar mais a resistência de solda.

[038] A fig. 14 mostra outra versão de um membro de coluna com uma perna 70 integrada com uma extremidade de travamento 71. A extremidade 71 possui uma borda de deflexão 73 e uma borda 72 que pode ser especialmente útil em uma concretização mostrada nas figs. 15 e 16, em que os membros de coluna são utilizados tanto na parede de guarnição externa como em uma parede de bexiga interna a ser soldada a quente de uma maneira de intertravamento. Assim, a fig. 15 mostra uma parede de guarnição externa 75 com ressaltos circunferenciais 76 e 77 e uma folga interveniente 78 para formar uma seção de união. Um membro de coluna 80 é moldado com inserto com sua extremidade de travamento 84 estendendo para a folga 78. A parede de bexiga interna 82 tem um flange de união 82 no qual um membro de coluna 83 é moldado com inserto, de modo que uma extremidade de intertravamento 85 se projeta em direção à folga 78. Durante soldagem a quente, o flange de união 82 e os ressaltos 76 e 77 são aquecidos até seus pontos de fundição e as paredes 7e 81 são comprimidas com as extremidades de membro de coluna 84 e 85 deslizando ao longo de suas faces anguladas até que elas se encaixem e fiquem trancadas, como mostrado na figura 16. A intermistura do material plástico do flange de união e da seção de união de ressalto circunferencial das paredes 81 e 85, respectivamente, encapsula os membros de coluna intertravados. Portanto, a resistência de união da região de soldadura a quente é ainda mais aumentada

[039] Muitos formatos de seção transversal do membro de coluna poderiam ser usados, tais como formatos de ponta de flecha ou farpado. O membro de coluna preferencialmente forma um anel circunferencial a fim de reforçar toda a trilha de solda ao redor da bexiga para o reforço ativo. No entanto, um membro de coluna também pode ser usado sobre apenas uma porção de arco menor da área de união circunferencial a fim de reforçar apenas aquelas áreas onde forças concentradas podem aumentar a probabilidade de separação da solda.

Claims

1. Reforço ativo para fornecer uma superfície de guarnição interior de um veículo automóvel, caracterizado por compreender: um painel de guarnição externo moldado de plástico tendo uma seção de união de ciclo fechado em uma superfície interna; um membro de bexiga expansível moldado de plástico tendo uma seção de afixação central configurada para afixar-se a uma estrutura de suporte do veículo, um flange de união ao longo de uma borda periférica, e uma seção defletora entre a seção de afixação central e o flange de união, em que pelo menos um entre a seção de união ou o flange de união inclui uma pluralidade de ressaltos circunferenciais, e em que a seção de união e o flange de união são intermisturados em uma região de soldagem a quente fundindo-os juntos; e um membro de coluna que é moldado com inserto em um entre a seção de união ou o flange de união para projetar-se entre ressaltos circunferenciais adjacentes, em que o membro de coluna não é fundido pela soldagem a quente da seção de união e do flange de união de modo que a intermistura da seção de união e do flange de união encapsula uma porção projetante do membro de coluna na região de soldagem a quente.

2. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o membro de coluna ser um anel circunferencial.

3. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o membro de coluna ser compreendido de metal.

4. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o membro de coluna ter uma seção cruzada de viga em I com uma placa inferior unida a uma placa superior por um enredamento central, em que a placa inferior é embutida durante a moldagem com inserto, e em que a placa superior é encapsulada na região de soldagem a quente.

5. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o membro de coluna ter uma seção cruzada em forma de T com uma perna central e uma placa superior, em que a perna central fica embutida durante a moldagem com inserto, e em que a placa superior fica encapsulada na região de soldagem a quente.

6. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o membro de coluna compreender um primeiro membro de coluna moldado por injeção no painel de guarnição externo; e em que o reforço ativo compreende ainda um segundo membro de coluna moldado com inserto no membro de bexiga, e em que tanto o primeiro como o segundo membro de coluna são encapsulados mediante intermistura da seção de união e do flange de união.

7. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os primeiro e segundo membros de coluna estarem configurados com recursos de catch de correspondência que se intertravam durante soldagem a quente da seção de união e do flange de união.

8. Reforço ativo caracterizado por compreender: um painel de guarnição tendo uma seção de união de ciclo fechado; um membro de bexiga configurado para afixar-se a um veículo e incluindo um flange de união ao longo de uma borda periférica e uma seção defletora radialmente para dentro do flange de união; e um membro de coluna moldado com inserto no painel de guarnição ou no membro de bexiga tendo uma porção projetante que é encapsulada mediante intermistura da seção de união e do flange de união em uma região de soldagem a quente.

9. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a seção de união de ciclo fechado incluir ressaltos circunferenciais projetando- se desde uma superfície interna do painel de guarnição, e em que o membro de coluna é moldado com inserto no painel de guarnição para projetar-se entre os ressaltos circunferenciais.

10. Reforço ativo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda um insuflador para distribuir um gás de inflação entre o painel de guarnição e o membro de bexiga para inflar o reforço ativo.