BR102016002279A2

BR102016002279A2 - reforço ativo para fornecer uma superfície de corte interior de um veículo automotivo

Info

Publication number: BR102016002279A2
Application number: BR102016002279A
Authority: BR
Inventors: Brandon M Aselage; James Hadley Muiter; Sean B West; Stacey H Raines
Original assignee: Ford Global Tech Llc
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2016-10-11
Also published as: CN105835822A; DE102016101125A1; US9358944B1; CN105835822B

Abstract

reforço ativo para fornecer uma superfície de corte interior de um veículo automotivo a invenção se refere a um reforço ativo para um veículo automotivo que inclui um painel de corte (30) externo moldado por plástico com uma linha de soldagem (31) em uma superfície interna e um membro de bexiga (30) expansível moldado por plástico com um flange de soldagem (21) ao longo de uma borda periférica com uma primeira superfície (26) voltada para a superfície interna do painel de corte (30) e a segunda superfície oposta. a linha de soldagem (31) e o flange de soldagem (21) são unidos por meio de uma solda quente para formar uma câmara vedada. uma pluralidade de furos rebaixados (24) são distribuídos sobre o flange de soldagem (21) a fim de formar rebites que reforçam mecanicamente a solda. cada furo rebaixado (24) é compreendido de uma porção de pescoço (27) que penetra a primeira superfície (26) e uma porção de cabeça (28) que penetra a segunda superfície. cada porção de cabeça (28) inclui uma frisa interna que se estende lateralmente a partir da porção de pescoço (27). a solda quente inclui material moldado por plástico que flui a partir da linha de soldagem (31) através de cada porção de pescoço (27) e que se espalha na frisa interna em cada porção de cabeça (28).

Description

“REFORÇO ATIVO PARA FORNECER UMA SUPERFÍCIE DE CORTE INTERIOR DE UM VEÍCULO AUTOMOTIVO” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se em geral a reforços ativos para proteção contra batida para ocupantes em veículos automotivos, e, mais especificamente, para aumentar a robustez da ligação entre um membro de bexiga expansível e uma parede de corte, que são moldadas separadamente e, então, soldadas a quente entre si.

Antecedentes da Invenção [002] Um reforço ativo é um dispositivo de proteção para ocupante de veículo com uma bexiga inflável a gás para absorver impactos e reduzir traumas para os ocupantes durante uma batida. Ao contrário do air bag de almofadas expansíveis que surgem da parte posterior de várias aberturas mediante inflação, os reforços ativos usam a superfície de corte interior em si para expandir no início de um evento de batida para absorver o impacto e dissipar a energia através da ação de um gás de inflação. O documento de patente n2 US 8.205.909, expedido em 26 de junho de 2012, aqui incorporado a título de referência, revela um reforço de joelho ativo integrado em uma porta de porta-luvas que é de peso leve e atraente visualmente. O documento de patente n2 US 8.474.868, expedido em 2 de julho de 2013, também aqui incorporado a título de referência, revela uma estrutura típica em que um reforço ativo inclui uma parede externa ou painel de corte que é voltado para um ocupante de veículo anexado a um painel ou parede interna ao longo de uma periferia vedada. Uma ou ambas as paredes é deformável a fim de fornecer uma bexiga inflável. Por exemplo, a parede interna (isto é, parede de bexiga) pode ter uma região dobrada (isto é, em formato de acordeão) que se endireita durante inflação. As paredes são distanciadas inicialmente em uma pequena quantidade, quando na sua condição não inflada pré-dobrada. Isso permite o ingresso do gás de inflação de modo que possa alcançar uma inflação uniforme através do painel.

[003] As paredes interna e externa de um reforço ativo típico são compostas por termoplásticos moldados, como polietileno, poliolefina ou PVC. As mesmas são tipicamente moldadas por injeção, mas podem também ser moldadas por sopro. Quando formadas separadamente, as paredes devem ser unidas hermeticamente em torno da sua periferia, a fim de formar a bexiga inflável. A junta deve ser forte para resistir a separação como resultado das altas pressões durante a inflação.

[004] Um método conhecido de vedação das paredes de bexiga é por meio de soldagem a quente, que envolve o aquecimento das superfícies de combinação, e então a compressão das mesmas entre si. Exemplos incluem soldagem por placa quente, soldagem por IR e soldagem a laser. Uma soldagem de flange genericamente plana foi fornecida em torno do perímetro externo de uma parede (de bexiga) interna, que é recebida por meio de uma superfície genericamente plana de uma parede (de corte) externa. A parede externa e/ou superfícies internas podem também incluir nervuras de soldagem vertical que aumentam a força da solda ao penetrar e se fundir com o flange de soldagem ou outra superfície de oposição durante o processo de soldagem a quente, no qual as áreas a serem soldadas são aquecidas e então comprimidas. A despeito da penetração dessas nervuras, a separação de solda continuou sendo um modo de falha potencial para reforços ativos por várias razões que incluem o urdimento das partes a serem soldadas, variações de temperatura das placas de aquecimento durante a soldagem, variâncias não corrigidas na pressão aplicada durante a soldagem e diferenças características entre a parede de corte e parede de bexiga que podem ser moldadas a partir de diferentes formulações plásticas.

[005] Várias deformações por fadiga durante a inflação também contribuem para a possibilidade de falha de soldagem. Devido à elasticidade exigida para produzir a parede de bexiga dobrada ínflável, uma deformação por fadiga de descascamento significativa pode ser aplicada ao cordão de solda durante a expansão. Outra fonte de deformação por fadiga é a onda de choque ocasionada pela iniciação explosiva de fluxo de gás do inflador. O torcimento e a saliência irregular da estrutura da bexiga inteira durante a inflação pode criar deformação por fadiga ou concentrar deformações por fadiga existentes em certos locais de solda (por exemplo, ao longo de bordas retas longas da solda).

Descrição da Invenção [006] Na invenção, a força de ligação entre a parede de corte externa e a parede de bexiga interna é aumentada sobre aquela que é obtida apenas por meio de fusão de materiais produzidos por meio da solda quente, através do uso de estruturas e métodos que criam simultaneamente rebites integrais para prender mecanicamente o cordão de solda.

[007] Em um aspecto da invenção, um reforço ativo é fornecido a uma superfície de corte interior de um veículo automotivo. Um painel de corte externo moldado em plástico tem uma linha de soldagem em uma superfície interna. Um membro de bexiga expansível moldado em plástico tem uma seção de fixação central configurada para se fixar a uma estrutura de suporte do veículo, um flange de soldagem ao longo de uma borda periférica com uma primeira superfície voltada para a superfície interna do painel de corte e uma segunda superfície oposta e uma região dobrada entre a seção de fixação central e o flange de soldagem. Uma linha de soldagem e o flange de soldagem são unidos por meio de uma solda quente para formar uma câmara vedada. Uma pluralidade de furos rebaixados são distribuídos sobre o flange de soldagem, em que cada furo rebaixado se estende entre a primeira e segunda superfícies. Cada furo rebaixado é composto por uma porção de pescoço que penetra a primeira superfície e uma porção de cabeça que penetra a segunda superfície. Cada porção de cabeça inclui uma protuberância interna que se estende lateralmente a partir da porção de pescoço. A solda quente inclui material moldado em plástico que flui a partir de uma linha de soldagem através de cada porção de pescoço e que se espalha na protuberância interna em cada porção de cabeça.

Breve Descrição dos Desenhos [008] A Figura 1 é uma vista explodida em perspectiva de um conjunto de reforço ativo da técnica anterior que inclui uma parede frontal de painel de corte e uma parede de bexiga posterior.

[009] A Figura 2 é uma vista em perspectiva traseira de uma superfície interna da parede frontal de painel de corte da Figura 1.

[010] A Figura 3 é uma vista em perspectiva traseira que mostra um membro de bexiga da técnica anterior montado por meio de soldagem a quente no painel de corte da Figura 2.

[011] A Figura 4 é uma vista plana de um membro de bexiga da invenção com uma pluralidade de furos rebaixados distribuídos sobre um flange de solda anterior à soldagem a quente.

[012] A Figura 5 é uma vista plana do membro de bexiga da Figura 4 após a soldagem a quente.

[013] A Figura 6 é uma vista em corte transversal do flange de solda ao longo da linha 6-6 da Figura 4;

[014] A Figura 7 é uma vista em corte transversal do flange de solda ao longo da linha 7-7 da Figura 4;

[015] As Figuras 8 a10 são vistas em corte transversal que mostram a formação da solda quente para produzir rebites integrais, de acordo com um método da invenção.

[016] As Figuras 11A e 11B são vistas em corte transversal e superior, respectivamente, de um furo rebaixado com porções de pescoço e cabeça cilíndricas.

[017] A Figura 12 é uma vista superior de um formato alternativo para um furo rebaixado.

[018] As Figuras 13A e 13B são vistas em corte transversal e superior, respectivamente, de um furo rebaixado com uma protuberância inclinada.

Descrição de Realizações da Invenção [019] As Figuras 1 a 3 mostram um reforço ativo do estado da técnica formado como um painel de corte interno que é parte de uma porta de porta-luvas em um veículo automotivo. Mais especificamente, um painel de corte 10 funciona como uma parede de corte frontal que recebe uma parede de bexiga expansível 11.0 painel 10 tem uma superfície interna 12 com uma faixa ou linha de soldagem 3 preferencialmente formada como uma nervura que se estende para cima a partir da superfície interna, a fim de se ligar com um flange externo 14 da parede de bexiga 11 (por exemplo, por meio de soldagem de plástico, como soldagem por placa quente).

[020] A parede de bexiga 11 tem um recesso 15 próximo ao centro para montar um inflador (não mostrado) e uma pluralidade de torres de montagem 16 fornecidas em uma seção de fixação central para fixar o conjunto a uma superfície de reação, tal como um painel interno da porta de porta-luvas (não mostrado). A região dobrada 17 é formada entre as torres 16 e o flange externo 14, de modo que uma série de dobras podem desdobrar durante a inflação, de modo que permita que o painel de corte 10 se desloque em direção à cabine de passageiro para amortecer um passageiro em impacto.

[021] A soldagem a quente da linha 13 e do flange 14 cria uma cavidade de bexiga para receber gás de inflação do inflador. Durante a operação de soldagem a quente, uma placa quente, laser ou outra fonte de aquecimento são usadas para derreter o material plástico da linha 13 e do flange 14, e depois que a fonte de aquecimento é removida, então, a linha 13 e o flange 14 são pressionados entre si e resfriados, de modo que os materiais derretidos se misturem e fiquem soldados entre si, o que resulta em um conjunto mostrado na Figura 3.

[022] A Figura 4 mostra um membro de bexiga 20 da presente invenção, em que um flange de soldagem 21 forma um anel periférico em torno do membro de bexiga 20. O membro de bexiga 20 inclui adicionalmente uma região dobrada 22 entre o flange de soldagem 21 e uma seção de fixação central 23. A fim de formar uma pluralidade de rebites integrais, uma pluralidade de furos rebaixados 24 são distribuídos sobre o flange de soldagem 21 que penetra através de superfícies opostas do flange de soldagem 21. Preferencialmente, os furos rebaixados 24 podem ser espaçados de modo uniforme em torno da periferia, de modo que os centros dos furos rebaixados 24 dividam o anel periférico do flange de soldagem 21.

[023] Conforme mostrado nas Figuras 6 e 7, cada furo rebaixado se estende entre a superfície superior 25 e superfície inferior 26 para criar um orifício através do qual o material plástico flui a partir da linha de soldagem no painel de corte durante a soldagem a quente, conforme descrito acima. Cada furo rebaixado 24 é composto por uma respectiva porção de pescoço 27 e uma porção de cabeça 28. As porções 27 e 28 são preferencialmente coaxiais e podem ter um formato cilíndrico. A porção de cabeça 28 penetra a superfície superior 25 e tem um diâmetro maior do que a porção de pescoço 27 para fornecer uma protuberância interna 29 que se estende radialmente para fora da porção de pescoço 27. Nas Figuras 6 e 7, a protuberância interna 29 é substancialmente paralela à superfície inferior 26. A porção de pescoço 27 penetra a superfície inferior 26 para fornecer uma passagem de fluxo ao material plástico derretido originado do painel de corte durante a soldagem a quente.

[024] Desse modo, o propósito dos furos rebaixados 24 é receber um fluxo de material plástico durante a retenção a quente da linha de solda no painel de corte frontal, em que o material plástico derretido flui através de cada porção de pescoço e se espalha sobre a frisa interna em cada porção de cabeça para formar um rebite integral para adicionar força mecânica ao cordão de solda. Um método da invenção para soldar a quente um conjunto de reforço ativo inclui preferencialmente moldar de modo separado um painel de corte plástico e um membro de bexiga plástico que usam moldagem por injeção. Conforme mostrado na Figura 8, a bexiga número 20 com furos rebaixados 24 é alinhada apropriadamente com um painel de corte 30, de modo que a primeira superfície 26 do flange de soldagem 21 seja alinhada com uma linha de soldagem 31 do painel de corte 30. Uma fonte de aquecimento irradiadora 32 (como uma placa quente ou gerador a laser) é colocada entre a superfície 26 e superfície de linha de soldagem 31. A fonte de aquecimento 32 é ativada a fim de derreter uma camada de material plástico nas superfícies 26 e 31. Então, a fonte de aquecimento 32 é retirada e o flange de soldagem 21 e o painel de corte 30 são comprimidos conforme mostrado na Figura 9. Como resultado da compressão, o material plástico das superfícies voltadas uma para a outra se misturam para formar uma solda quente convencional. Além disso, o material plástico derretido da linha de soldagem 31 próximo às porções de pescoço 27 dos furos rebaixados 24, flui através das respectivas porções de pescoço 27 durante a compressão em uma quantidade suficiente para fluir nas porções de cabeça 28 e se espalharem nas protuberâncias internas 29. Finalmente, o painel de corte e o membro de bexiga são resfriados, de modo que o material solidificado de uma linha de soldagem forme rebites nos furos rebaixados.

[025] A Figura 10 é um corte transversal que mostra a seção ligada por solda a quente resultante 33 que junta o material plástico não derretido do flange de soldagem 21 e do painel de corte 30. A seção derretida de solda a quente 33 se estende para dentro de cada furo rebaixado 24 para criar rebites integrais 35 que se expandem no interior das porções de cabeça 28 de furos rebaixados 24, de modo que cada rebite é retido mecanicamente por meio da respectiva protuberância interna 29 e estreita o material plástico em torno de cada porção de pescoço 27. A Figura 5 mostra os rebites integrais resultantes 35 distribuídos sobre a periferia do flange de soldagem 21. Os rebites 35 podem ser formados sobre a periferia inteira, conforme mostrado na Figura 5, ou podem ser utilizados apenas nas regiões que necessitam de reforço adicional para resistir às forças de inflação. Uma vez que os furos rebaixados 24 podem ser formados durante a moldagem por injeção inicial do membro de bexiga, uma força de junta aumentada pode ser obtida sem partes adicionadas ou processamento adicionado.

[026] Os furos rebaixados 24 podem ser formados de acordo com uma variedade de perfis alternados, além dos formatos (tipo disco) cilíndricos preferenciais mostrados nas Figuras 4 a 10. Por exemplo, um furo rebaixado 40 nas Figuras 11A e 11B podem ter uma porção de cabeça 41 e porção de pescoço 42 com perfis elípticos. A Figura 12 é uma vista superior que mostra um furo rebaixado 43 com uma porção de cabeça 44 e porção de pescoço 45 conformados como cristais cuboides retangulares (tipo caixa). Um corte transversal lateral do furo rebaixado 43 parece idêntico ao corte transversal mostrado na Figura 11 A. Em cada caso, as porções de cabeça têm um perfil maior do que as porções de pescoço, a fim de permitir que a protuberância interna receba o material plástico que se espalha a partir da porção de pescoço.

[027] As Figuras 13A e 13B mostram uma realização alternativa em que a porção de cabeça é formada com um perfil quase cilíndrico. Mais especificamente, um furo rebaixado 46 é composto por uma porção de cabeça 47 com uma borda externa inclinada 48 e uma protuberância interna 50 que é inclinada em relação à superfície inferior do flange de soldagem. As superfícies inclinadas podem possibilitar uma maior integração da cabeça de um rebite que é formado no interior do furo rebaixado 46.

Reivindicações

Claims

1. REFORÇO ATIVO PARA FORNECER UMA SUPERFÍCIE DE CORTE INTERIOR DE UM VEÍCULO AUTOMOTIVO, caracterizado pelo fato de que compreende: um painel de corte (30) externo moldado por plástico que tem uma linha de soldagem (31) em uma superfície interna; e um membro de bexiga expansível (20) moldado por plástico que tem uma seção de fixação central (23) configurada para fixar a uma estrutura de suporte do veículo, um flange de soldagem (21) ao longo de uma borda periférica com uma primeira superfície (26) voltada para a superfície interna do painel de corte (30) e uma segunda superfície oposta, e a região dobrada (22) entre a seção de fixação central (23) e o flange de soldagem (21), em que uma linha de soldagem (31) e o flange de soldagem (21) são unidos por meio de uma solda quente para formar uma câmara vedada; em que uma pluralidade de furos rebaixados (24) são distribuídos sobre o flange de soldagem (21), em que cada furo rebaixado (24) se estende entre a primeira e segunda superfícies, em que cada furo rebaixado (24) é compreendido de uma porção de pescoço (27) que penetra a primeira superfície (26) e uma porção de cabeça (28) que penetra a segunda superfície, e em que cada porção de cabeça (28) inclui uma frisa interna que se estende lateralmente a partir da porção de pescoço (27); em que a solda quente inclui material moldado por plástico que flui a partir da linha de soldagem (31) através de cada porção de pescoço (27) e que se espalha na frisa interna em cada porção de cabeça (28).

2. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha de soldagem (31) e o flange de soldagem (21) definem um anel periférico, e em que os furos rebaixados (24) são espaçados em torno de uma periferia que divide o anel periférico.

3. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as porções de cabeça (28) e pescoço (27) definem os respectivos cilindros.

4. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as respectivas porções de pescoço (27) e cabeça (28) são coaxiais.

5. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as frisas internas são paralelas à primeira superfície (26).

6. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as frisas internas são inclinadas com respeito à primeira superfície (26).

7. REFORÇO ATIVO, caracterizado pelo fato de que compreende: um painel de corte (30) que tem uma linha de soldagem (31) periférica; e um membro de bexiga (20) dobrada fixável a um veículo e que inclui um flange de soldagem (21) periférico soldado a quente com a linha de soldagem (31), em que furos rebaixados (24) são distribuídos sobre o flange de soldagem (21) que compreende respectivas porções de pescoço (27) e cabeça (28), em que a solda quente inclui material plástico que flui a partir da linha de soldagem (31) através de cada porção de pescoço (27) e que se espalha sobre uma frisa interna em cada porção de cabeça (28).

8. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a linha de soldagem (31) e o flange de soldagem (21) definem um anel periférico, e em que os furos rebaixados (24) são espaçados em torno de uma periferia que divide o anel periférico.

9. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as porções de cabeça (28) e pescoço (27) definem os respectivos cilindros.

10. REFORÇO ATIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as respectivas porções de pescoço (27) e cabeça (28) são coaxiais.