BR102016026398A2

BR102016026398A2 - junta de absorção de alta energia

Info

Publication number: BR102016026398A2
Application number: BR102016026398A
Authority: BR
Inventors: Kay Freis Amanda; J Grima Anthony; Sankey Huff Garret; Norton Thomas
Original assignee: Ford Global Tech Llc
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-05-23
Also published as: DE102016121295A1; CN106969011A; US20170130751A1; US9695853B2; MX2016014742A; CN106969011B

Abstract

são revelados juntas e métodos para formar as mesmas. a junta pode incluir um primeiro componente que inclui uma endentação formada no mesmo dotada de uma largura, um segundo componente, uma camada adesiva disposta entre o primeiro e o segundo componentes e um prendedor que se estende através da endentação. o prendedor pode unir o primeiro e o segundo componentes e ter uma cabeça com uma largura maior do que uma largura mínima da endentação. o método pode incluir a formação de uma endentação que tem uma largura em um primeiro componente, a aplicação de um adesivo a um dos múltiplos componentes e o empilhamento dos componentes. a endentação pode formar um vão de ligação entre os dois componentes. um prendedor pode ser inserido, o qual tem uma cabeça com uma largura maior do que a largura da endentação na endentação para unir os componentes. a endentação pode separar os componentes para fornecer um maior vão de ligação para o adesivo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “JUNTA DE ABSORÇÃO DE ALTA ENERGIA”.

[001] CAMPO DA TÉCNICA

[002] Esta revelação se refere a juntas capazes de absorção de alta energia, por exemplo, juntas que incluem adesivos e prendedores mecânicos.

[003] ANTECEDENTES

[004] A fixação ou a junção de dois componentes é um processo comum em muitas indústrias. Por exemplo, na indústria automotiva, vários componentes, como painéis, podem precisar ser unidos para formar um veículo. Há diversos métodos para unir dois ou mais componentes, como prendedores mecânicos, adesivos ou soldagem/brasagem. Cada tipo de junta pode ter vantagens e desvantagens. Por exemplo, os adesivos são, em geral, bons para reduzir as concentrações de estresse, porém, pode apresentar um baixo desempenho de descolamento. Acessórios/prendedores mecânicos podem fornecer uma resistência a descolamento melhorada em comparação a adesivos, porém, são discretos.

[005] SUMÁRIO

[006] Em pelo menos uma modalidade, é fornecida uma junta que inclui um primeiro componente incluindo uma endentação formada no mesmo, dotada de uma largura; um segundo componente; uma camada adesiva entre o primeiro e o segundo componentes; e um prendedor que se estende através da endentação e une o primeiro e o segundo componentes, sendo que o prendedor tem uma cabeça com uma largura maior que uma largura mínima da endentação.

[007] Em uma modalidade, há uma pluralidade de endentações formada no primeiro componente e/ou no segundo componente. Em uma modalidade, a endentação pode incluir um perfil circular. Em outra modalidade, a endentação é um sulco alongado. O primeiro componente pode ser uma lâmina que tem uma espessura de lâmina e a endentação pode ter uma espessura que é menor que a espessura de lâmina. Pelo menos uma porção da cabeça do prendedor pode entrar em contato com o primeiro componente em uma região que tem a espessura de lâmina. O primeiro e o segundo componentes podem ser formados de alumínio ou uma liga de alumínio. O prendedor pode ser um parafuso do tipo flow-drill.

[008] Em pelo menos uma modalidade, um método para formar uma junta é fornecido. O método pode incluir formar uma endentação que tem uma largura em um primeiro componente; aplicar um adesivo ao primeiro componente ou um segundo componente; empilhar o primeiro e o segundo componentes, sendo que a endentação forma um vão de ligação entre o primeiro e o segundo componentes; e inserir um prendedor que tem uma cabeça com uma largura maior que a largura da endentação na endentação para unir o primeiro e o segundo componentes.

[009] O método pode incluir, ainda, formar uma pluralidade de endentações no primeiro componente e/ou no segundo componente. Em uma modalidade, a endentação é formada com um perfil circular. Em outra modalidade, a endentação é formada como um sulco alongado que tem um primeiro lado e um segundo lado. O primeiro e o segundo componentes podem ser formados de alumínio ou uma liga de alumínio. A etapa de formação pode incluir formar a endentação com uma superfície de fundo plano e a etapa de inserção pode incluir inserir o prendedor na superfície de fundo plano. Uma haste do prendedor pode ter um diâmetro maior que uma largura da superfície de fundo plano. A etapa de formação pode incluir formar a endentação com uma parede lateral e a etapa de inserção pode incluir inserir o prendedor na endentação de tal modo que o prendedor entre em contato com pelo menos uma porção da parede lateral durante a inserção. A parede lateral pode ser formada de tal modo que uma largura da parede lateral se estreite a partir de uma parte superior da endentação até uma parte inferior da endentação. Em uma modalidade, o primeiro componente é uma lâmina de metal e a endentação é formada durante um processo de cunhagem de estampagem. O prendedor pode ser um parafuso do tipo flow-drill.

[010] Em pelo menos uma modalidade, é fornecida uma junta que inclui um primeiro componente incluindo uma endentação formada no mesmo dotada de uma largura; um segundo componente; um terceiro componente; uma camada adesiva disposta entre o primeiro e o segundo componentes; e um prendedor que se estende através da endentação e une o primeiro, o segundo e o terceiro componentes, sendo que o prendedor tem uma cabeça com uma largura maior que a largura da endentação.

[011] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] A Figura 1 é um corte transversal esquemático de um prendedor sendo inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação, de acordo com uma modalidade;

[013] A Figura 2 é um corte transversal esquemático de um prendedor sendo inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação, de acordo com outra modalidade;

[014] A Figura 3 é um corte transversal esquemático de um prendedor sendo inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação, de acordo com outra modalidade;

[015] A Figura 4 é um corte transversal esquemático de um prendedor parcialmente inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação, de acordo com uma modalidade;

[016] A Figura 5 é um corte transversal esquemático de um prendedor totalmente inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação, de acordo com uma modalidade;

[017] A Figura 6 é uma vista plana de topo de um prendedor inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação circular, de acordo com uma modalidade;

[018] A Figura 7 é uma vista plana de topo de um prendedor inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação alongada, de acordo com uma modalidade;

[019] A Figura 8 é uma vista plana de topo de um prendedor inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com uma endentação alongada, de acordo com outra modalidade;

[020] A Figura 9 é uma vista plana de topo de um prendedor inserido em uma pilha de componentes que inclui um componente com endentações circulares e alongadas, de acordo com uma modalidade;

[021] A Figura 10 é um exemplo de um fluxograma para um método para unir um componente com uma endentação a um ou mais componentes adicionais.

[022] DESCRIÇÃO DETALHADA

[023] Como exigido, as modalidades detalhadas da presente invenção são reveladas na mesma; no entanto, deve-se compreender que as modalidades reveladas são meramente exemplificativas da invenção que pode ser concretizada de formas variadas e alternativas. As figuras não estão necessariamente em escala; alguns recursos podem estar exagerados ou minimizados para mostrar detalhes de componentes particulares. Portanto, detalhes funcionais e estruturais específicos revelados no presente documento não devem ser interpretados como limitantes, porém, meramente como uma base representativa para ensinar a uma pessoa versada na técnica a empregar de modo variado a presente invenção.

[024] Como descrito acima, os adesivos podem ser, em geral, bons para reduzir as concentrações de estresse, porém, pode apresentar um baixo desempenho de descolamento. Adesivos flexíveis altamente reforçados foram desenvolvidos (por exemplo, adesivos vitrificados), os quais podem ter alto desempenho de alongamento. Esses adesivos geralmente podem ganhar tenacidade quando o vão de ligação é aumentado (por exemplo, distância entre as partes contíguas). Acessórios/prendedores mecânicos podem fornecer uma resistência a descolamento melhorada em comparação a adesivos, porém, são discretos e não contínuos.

[025] Os prendedores mecânicos exigem tipicamente um certo nível de pressão de preensão para obter um desempenho de junta suficiente. Ao combinar adesivos e prendedores mecânicos, essa pressão pode comprimir localmente o adesivo, removendo-o da parte inferior de um componente sendo unido, e criar pequenos vãos de ligação entre os componentes na junta. Consequentemente, a tenacidade melhorada do adesivo que ocorre em maiores vãos de ligação pode não ser alcançada.

[026] Há muitos tipos e projetos de prendedores mecânicos. Qualquer prendedor mecânico adequado pode ser usado na junta revelada. Um tipo que pode ser usado na junta revelada consiste em parafusos do tipo flow-drill (FDS). Outro tipo de prendedor que pode ser usado é um parafuso autoatarraxante. No entanto, qualquer tipo de método de junção de lado único pode ser incorporado. Os FDS são um exemplo de prendedores mecânicos de lado único que dependem de atrito para perfurar os materiais associados, criando, desse modo, os orifícios e roscas exigidos para intertravar o material e o parafuso. Esse processo pode exigir que as partes contíguas estejam em contato uma com a outra para que um calor suficiente possa ser transferido para todas as partes. Isso é alcançado com o uso de uma força axial exercida pela ferramenta/pistola de aplicação. Em alguns casos, a contrapressão de um adesivo e/ou de partes fora da tolerância pode exigir forças maiores para alcançar um contato adequado.

[027] O processo e a configuração de junta revelados podem reduzir ou eliminar a necessidade de incluir um orifício de folga em empilhamentos de múltiplos materiais, auxiliar no posicionamento do FDS (ou outros prendedores, como prendedores mecânicos autoatarraxantes alternativos), reduzir o tempo de ciclo e/ou pressão de preensão, e/ou controlar o vão de ligação e aumentar a cobertura do adesivo. A configuração de junta pode fornecer uma junta com robustez aumentada de fabricação e de operação e tenacidade aumentada. A configuração/o processo de junta revelada pode ser usado em qualquer aplicação em que dois ou mais materiais devem ser unidos (por exemplo, dois ou mais componentes de metal). Em uma modalidade, a configuração/o processo pode ser usado para unir componentes de veículos, como painéis de carroceria.

[028] Com referência às Figuras 1 a 3, diversas modalidades de um sistema de junta 30 são mostradas. O sistema de junta 30 pode incluir dois ou mais componentes 32 a serem unidos, os quais podem incluir um primeiro componente, ou componente superior top, 34 e um segundo componente, ou componente inferior, 36. Se houver mais de dois componentes, como três, quatro ou mais componentes 32, então, os mesmos podem ser denominados como primeiro, segundo, terceiro, quarto, etc. Os componentes 32 podem ser formados por qualquer material que seja acoplável por um prendedor mecânico, como um FDS. Em uma modalidade, um ou mais dos componentes 32 podem ser formados por um metal, como alumínio, aço, ferro ou titânio. Em outra modalidade, um ou mais dos componentes 32 pode ser formado por um polímero, como um termoplástico. Em outra modalidade, um ou mais dos componentes 32 podem ser formados por um compósito, por exemplo, um compósito de fibra, como fibra de carbono, fibra de vidro, SMC ou outros. Os componentes 32 podem consistir em uma mistura de qualquer um dos materiais acima. Em uma modalidade, ambos (ou todos) os componentes 32 podem ser formados por alumínio ou uma liga de alumínio.

[029] Pelo menos dois dos componentes 32 podem ser unidos por um adesivo 38, o qual pode formar uma camada entre os componentes. O adesivo 38 pode ser qualquer adesivo que tenha alto desempenho de alongamento e que tenha tenacidade melhorada (por exemplo, absorção de energia) à medida que o vão de ligação é aumentado. A distância entre os dois componentes 32 na junta final pode ser denominada como o vão de ligação 40, o qual também pode corresponder à espessura do adesivo 38. Esse vão de ligação 40 pode se referir à distância entre os componentes 32 no maior volume ou na maior parte da área entre os componentes 32. Pode haver áreas locais de vão de ligação reduzido, por exemplo, em áreas em que um prendedor traciona os dois componentes, unindo-os, ou conecta, de outro modo, os dois componentes. Consequentemente, o vão de ligação 40 pode se referir à distância entre os componentes 32 na área entre os prendedores ou não os incluindo. Um vão médio de ligação pode descrever o vão de ligação que inclui áreas com espaçamento reduzido, porém, pode aproximar significativamente o vão de ligação entre os prendedores devido à área relativamente baixa de prendedores em comparação à área não presa nos componentes 32. Em uma modalidade, o vão médio de ligação pode ser de pelo menos 0,05 mm. Em outra modalidade, o vão médio de ligação pode ser de pelo menos 0,1 mm ou pelo menos 0,2 mm.

[030] A junta 30 também pode ser unida por um prendedor mecânico 42, como um parafuso do tipo flow-drill (FDS) ou parafuso autoatarraxante. Como descrito acima, os prendedores mecânicos exigem, em geral, um certo nível de preensão ou pressão descendente para obter um desempenho de junta suficiente. Ao combinar adesivos e prendedores mecânicos, essa pressão pode comprimir localmente o adesivo, removendo-o da parte inferior de um componente sendo unido, e criar pequenos vãos de ligação entre os componentes na junta. Consequentemente, a tenacidade melhorada do adesivo que ocorre em maiores vãos de ligação pode não ser alcançada. A fim de manter ou criar um vão de ligação maior 40, um ou ambos/todos os componentes 32 podem ser dotados de um entalhe, depressão ou endentação 44 que obstrui ou impede que os componentes 32 se aproximem ou entrem em contato quando o prendedor 42 é inserido.

[031] Com referência às Figuras 1 a 3, diversos exemplos de endentações 44 são mostrados com diferentes formatos e configurações. Nos exemplos mostrados, o componente superior 34 tem uma endentação 44 e o componente inferior 36 não a tem. No entanto, como descrito acima, a configuração poderia ser trocada (componente superior não a tem, componente a tem), ou ambos os componentes podem ter uma endentação 44 (em posições de correspondência/contato ou não correspondência/contato). Embora uma única endentação seja mostrada, o componente (ou componentes) pode ter uma pluralidade de endentações 44 formadas no mesmo, as quais podem ser separadas ou localizadas em certos intervalos. Em uma modalidade, pode haver uma endentação 44 correspondente a cada prendedor 42. Em outra modalidade, cada prendedor 42 pode ter uma endentação correspondente 44 (múltiplos prendedores 42 podem ter uma endentação comum 44). Além disso, pode haver componentes adicionais 32, os quais podem ser empilhados acima, abaixo ou entre os componentes mostrados. Esses componentes 32 podem ou não incluir endentações 44. Em uma modalidade, um, dois ou mais componentes adicionais 32 podem ser empilhados sob ou abaixo do componente inferior 36 mostrado. Se houver componentes adicionais 32, os mesmos podem ter camadas de adesivo entre si ou podem estar em contato uns com os outros e/ou com o componente inferior 36.

[032] A endentação 44 pode ser formada de qualquer maneira adequada. Por exemplo, se o componente 32 é um componente de metal, a endentação 44 pode ser formada por uma operação de estampagem com uma matriz adequada. Em uma modalidade, a endentação 44 pode ser formada durante uma operação de cunhagem com o uso de uma ferramenta de cunhagem. Isso pode garantir que a endentação 44 seja formada após a maior parte ou todos os outros processos de formação terem ocorrido para que o formato e o local da endentação 44 não sejam alterados de modo significativo antes de o prendedor 42 ser inserido no mesmo. As endentações 44 também podem ser formadas com o uso de outros métodos, como perfuração, corte ou outros processos de usinagem ou remoção de material. As endentações 44 também podem ser fundidas em um componente. Se o componente for um polímero, as endentações 44 podem ser formadas durante um processo de moldagem por injeção. A formação das endentações 44 podem afinar o material da endentação 44. Por exemplo, se a endentação 44 for formada durante uma operação de cunhagem ou estampagem, o material pode ser estirado e afinado durante o processo.

[033] A endentação 44 pode ter uma superfície inferior 46 e uma parede lateral 48. A superfície inferior 46 pode ser plana, ou substancialmente plana, em relação à superfície do componente (por exemplo, áreas sem uma endentação). A superfície inferior 46 pode ser paralela, ou substancialmente paralela, a outro componente na pilha. Por exemplo, nas endentações mostradas nas Figuras 1 a 3, a superfície inferior 46 na endentação 44 no componente superior 34 é paralela ao componente inferior 36.

[034] A superfície inferior 46 pode ter uma espessura que é reduzida em comparação à maior parte do componente (por exemplo, componente superior 34, como mostrado). Essa espessura reduzida pode promover uma inserção mais fácil e/ou mais rápida do prendedor 42. Se um FDS for usado como o prendedor, uma superfície inferior mais fina 46 pode aquecer e se fundir localmente mais rapidamente em comparação à maior parte mais espessa do componente. Isso pode permitir que uma força axial reduzida seja usada e/ou reduzir o tempo de ciclo para inserir o FDS. A parede lateral 48 também pode ter uma espessura que é reduzida em comparação à maior parte do componente, no entanto, pode ser reduzida para uma extensão menor do que a superfície inferior 46. No entanto, a parede lateral 48 e/ou a superfície inferior 46 também podem ter a mesma espessura que a maior parte do componente.

[035] A superfície inferior 46 pode ter uma largura ou um diâmetro que é configurado para ser igual ou menor do que um diâmetro da haste 50 do prendedor 42. Por exemplo, se um FDS tiver um diâmetro de haste de 3 mm, a superfície inferior 46 pode ter uma largura/diâmetro de menos de 3 mm, como de 0,5 a 2,5 mm. Consequentemente, quando um prendedor 42 é inserido na endentação 44 e atravessa a superfície inferior 46, a haste 50 pode remover completamente ou substituir a superfície inferior 46. Como resultado, pode não haver uma região inferior da região afinada do componente, incluindo a endentação 44 na junta completa. Além disso, uma cabeça 52 do prendedor 42 pode ter um diâmetro que é mais amplo ou maior do que uma largura ou diâmetro da superfície inferior 46 da endentação 44.

[036] Em uma modalidade, a cabeça 52 do prendedor 42 pode ter um diâmetro que é mais amplo ou maior do que uma dimensão da própria endentação 44, como uma dimensão mínima. A dimensão pode ser perpendicular a uma altura ou profundidade da endentação 44, como um diâmetro ou largura da endentação (por exemplo, um diâmetro ou uma largura mínima). De modo alternativo, pode ser qualquer dimensão paralela ao diâmetro da cabeça. A dimensão mínima pode ser determinada na parte superior da endentação (por exemplo, diretamente adjacente à cabeça 52, depois de inserida). Consequentemente, quando um prendedor 42 está inserido na endentação 44 e atravessa a superfície inferior 46, a cabeça 52 do prendedor pode entrar em contato pelo menos com uma porção do componente que não faz parte da endentação 44. Isso pode permitir que o prendedor 42 esteja em contato com a maior porção relativamente espessa do componente, fornecendo uma junta mais forte do que se a cabeça 52 estivesse em contato com a superfície inferior 46 ou com a parede lateral 48.

[037] A parede lateral 48 da endentação 44 pode ser contínua, embora parece ter um lado esquerdo e um lado direito no corte transversal. A parede lateral 48 pode ter sua largura afunilada ou estreitada a partir de sua parte superior até a superfície inferior 46. A parede lateral 48 pode ser côncava ou convexa em relação à maior parte do componente do qual a endentação 44 é feita. Por exemplo, nas Figuras 1 e 2, a parede lateral 48 tem uma curvatura convexa. Na Figura 3, a parede lateral 48 tem, em geral, uma curvatura côncava, embora a parte superior da parede tenha uma curvatura convexa. A Figura 3 também inclui um componente adicional 32 localizado sob o primeiro e o segundo componentes 34 e 36. A parede lateral 48 também pode ter uma inclinação constante ou substancialmente constante. Por exemplo, a parede lateral 48 pode se inclinar de modo descendente em direção à superfície inferior a um ângulo de 30°, 45°, 60° ou outro ângulo. Em algumas modalidades, a parede lateral 48 pode variar ao longo de uma circunferência ou perímetro da endentação 44. Por exemplo, em corte transversal, como na Figuras 1 a 3, a porção esquerda da parede lateral 48 pode ter um ângulo de 30° e o lado direito pode ter um ângulo de 60°. Evidentemente, as duas porções podem ter qualquer combinação das configurações descritas acima (por exemplo, côncava, convexa, inclinação constante) ou outras. Além disso, pode haver mais de duas porções da parede lateral 48 com diferentes configurações.

[038] A parede lateral 48 pode ser configurada de tal modo que a ponta 54 e/ou a haste 50 do prendedor 42 entre em contato com pelo menos uma porção da parede lateral 48 quando inserida. Por exemplo, uma distância entre lados opostos da parede lateral 48 pode ser menor do que um diâmetro da haste 50 ou pelo menos uma porção da ponta 54 do prendedor ao longo de pelo menos uma porção da altura da endentação 44. Portanto, o contato entre o prendedor 42 e a parede lateral 48 pode ser garantido durante a inserção. A parede lateral 48 pode ser configurada de tal modo que a ponta 54 e/ou a haste 50 entre em contato apenas com uma porção da parede lateral 48 ou de tal modo que entre em contato com toda, ou substancialmente toda, a parede lateral 48. Por exemplo, como mostrado nas Figuras 1 a 3, a parede lateral 48 pode ser configurada de tal modo que a ponta 54 e/ou a haste 50 do prendedor 42 não entre em contato com toda a altura da parede lateral 48 quando inserida. Em outra modalidade, o prendedor 42 pode ser inserido de tal modo que a ponta 54 e/ou a haste 50 não entre em contato com uma porção da parede lateral 48 ao longo de toda a sua altura ou da maior parte de sua altura.

[039] Constatou-se que, configurando-se a endentação 44 de tal modo que haja contato entre a parede lateral 48 e o prendedor 42 (por exemplo, a ponta 54) durante a inserção do prendedor, o contato entre o FDS e a parede lateral 48 pode aumentar o atrito gerado, o que cria mais calor. Esse calor aumentado pode fazer com que o material nos componentes sendo unidos sejam aquecidos e se formem mais rapidamente, reduzindo o tempo de ciclo necessário para inserir o FDS para uma dada força axial. De modo alternativo, a força axial pode ser reduzida e o tempo de ciclo pode ser reduzido a uma menor extensão ou pode permanecer igual. Consequentemente, aumentando-se o atrito entre o prendedor e o componente, os prendedores podem ser inseridos mais rapidamente e/ou com menos esforço. Isso pode diminuir o tempo de montagem significativamente devido à agregação de economias de tempo para cada prendedor.

[040] Com referência às Figuras 4 e 5, o sistema de junta 30 é mostrado com o prendedor 42 entrando (Fig. 4) e sendo totalmente inserido (Fig. 5) na pilha de componentes 32. Como mostrado na Figura 4, a haste 50 do prendedor 42 pode entrar em contato com a parede lateral 48 da endentação 44 durante a inserção. A ponta 54 do prendedor 42 pode penetrar os componentes 32 e o adesivo 38. Como mostrado na Figura 5, quando a porção rosqueada da haste 50 entra em contato com a parede lateral 48 e/ou o componente inferior 36, a mesma pode formar roscas 64 na parede lateral 48 e/ou no componente inferior 36. Como descrita em mais detalhes abaixo, a cabeça 52 do prendedor pode se estender, se sobrepor ou se projetar sobre pelo menos uma porção 66 da camada adesiva 38 que permanece a uma espessura total ou quase a uma espessura total (por exemplo, a altura da endentação ou do vão de ligação).

[041] A endentação 44 pode ter qualquer formato adequado (por exemplo, na vista plana de topo). Com referência às Figuras 6 a 9, alguns exemplos de formatos de endentação são mostrados. Em uma modalidade, mostrada na Figura 6, as endentações 44 podem ter um formato circular na vista plana de topo (e em cortes transversais paralelos às superfícies superior e inferior do componente). Nessa modalidade, o diâmetro das endentações 44 (por exemplo, em sua parte superior/mais ampla) pode ser menor do que a cabeça 52 do prendedor 42 a ser inserido. Portanto, quando o prendedor é inserido, a cabeça 52 entra em contato com o componente em uma região anular de material de espessura total (por exemplo, que não faz parte da endentação). Isso pode melhorar a resistência da junta mantendo-se os componentes juntos nas regiões em que o componente superior está em sua espessura total em vez de sua espessura reduzida.

[042] Em outra modalidade, mostrada nas Figuras 7 e 8, as endentações 44 podem ter um formato alongado na vista plana de topo (e em cortes transversais paralelos às superfícies superior e inferior do componente). Essas endentações 44 podem ser denominadas como canais 58 e podem ter primeiro e segundo lados alongados opostos 60 e 62. O formato dos canais alongados 58 pode ser qualquer formato adequado que tenha um eixo geométrico maior e um eixo geométrico menor. Por exemplo, os canais 58 podem ter um formato oval ou elíptico, como mostrado na Figura 7. Em outro exemplo, os canais 58 podem ter um formato retangular ou retangular arredondado, como mostrado na Figura 8. O eixo geométrico menor, ou a largura (por exemplo, em sua parte superior/mais ampla), dos canais 58 pode ser menor do que o diâmetro da cabeça 52 do prendedor 42 a ser inserido. Portanto, quando o prendedor é inserido, a cabeça 52 entra em contato com pelo menos uma porção do componente, sendo que o componente está em sua espessura total (por exemplo, não faz parte da endentação). Isso pode melhorar a resistência da junta mantendo-se os componentes juntos nas regiões em que o componente superior está em sua espessura total em vez de sua espessura reduzida.

[043] O formato das endentações 44 pode variar de componente para componente ou entre componentes. Por exemplo, no componente mostrado na Figura 9, há endentações circulares e endentações ovais/elípticas. O formato da endentação 44 pode ser escolhido com base na melhora desejada para a inserção do prendedor. Por exemplo, endentações circulares (ou não alongadas) podem fornecer o máximo de contato entre a ponta/haste do prendedor e a endentação. Isso pode fornecer um maior atrito, gerando, desse modo, mais calor e permitindo que o prendedor penetre no componente mais rapidamente e com menos força. As endentações circulares (ou não alongados) podem ser usadas, portanto, quando a redução da força ou do tempo de ciclo são prioridades altas. Endentações alongadas ou em canais ainda podem fornecer contato entre a ponta/haste do prendedor e a endentação, porém, pode ser menor do que as endentações circulares devido ao fato de que a parede lateral não entra em contato com o prendedor em todos os lados. As endentações alongadas podem fornecer uma maior resistência a fechamento de vão de ligação, no entanto, aumentando-se o tamanho/comprimento do distanciamento entre os dois componentes. Consequentemente, a força de preensão ou aperto do prendedor pode não causar fechamento ou redução do vão de ligação para endentações alongadas (ou em um menor grau do que para endentações circulares).

[044] Os lados 60 e 62 dos canais 58 podem ser idênticos ou podem ser diferentes. Por exemplo, o primeiro lado 60 pode ter uma parede lateral côncava e o segundo lado 62 pode ter uma parede lateral convexa (ou vice-versa). De modo similar, se as paredes laterais tiverem um ângulo substancialmente constante, os ângulos dos lados 60 e 62 podem ser diferentes. Por exemplo, o primeiro lado 60 pode ter um ângulo relativamente inclinado de 60° a 85° e o segundo lado 62 pode ter um ângulo relativamente raso de 20° a 50° (ou vice-versa). Os lados também podem ter o mesmo ângulo, o qual pode consistir em uma das faixas acima. Em uma modalidade, os canais podem ser configurados de tal modo que a ponta/haste do prendedor entre em contato com ambos os lados do canal quando inserida. Em outra modalidade, os canais podem ser configurados de tal modo que a ponta/haste do prendedor entre em contato com um dos lados do canal quando inserida, mas não com o outro lado. Os canais também podem ser configurados de tal modo que a ponta/haste do prendedor entre em contato com um dos lados do canal a uma maior extensão (por exemplo, maior área de contato) do que com o outro lado, quando inserida. A configuração dos lados dos canais pode ser ajustada para fornecer mais ou menos contato entre a endentação e o prendedor, a fim de aumentar ou diminuir o atrito e o calor gerado durante a inserção. Em alguns casos, se há muito contato (e, portanto, atrito/calor), o prendedor (por exemplo, FDS) pode aquecer e ser inserido muito rapidamente para que as roscas se formem de modo adequado. Consequentemente, as paredes do canal podem ser configuradas para fornecer uma área de contato que resulta em uma quantidade desejada de atrito para que o prendedor possa ser inserido rapidamente, porém, ainda formar as roscas no componente.

[045] As endentações 44, além de melhorar o tempo de ciclo ou reduzir a força axial, também podem auxiliar na localização do prendedor e/ou podem aumentar as tolerâncias para a inserção do prendedor. A endentação 44 pode agir como um alvo ou identificador para um sistema de posicionamento/detecção, como um sistema de reconhecimento óptico. Além disso, as endentações alongadas (por exemplo, canais) também podem auxiliar na localização do prendedor permitindo maiores tolerâncias no posicionamento de prendedores. Por exemplo, se um robô for configurado para inserir um prendedor no centro do eixo geométrico longo de um canal, o posicionamento do robô pode estar errado em cerca de metade do comprimento do canal em qualquer uma das direções e ainda assim pode fazer uma inserção aceitável. Em alguns sistemas de preensão, pode ser difícil controlar ou localizar de modo preciso o prendedor em um eixo geométrico. Por exemplo, se o x-eixo geométrico for bem controlado ou mais preciso, o canal pode ser orientado com seu eixo geométrico longo no eixo geométrico y do sistema. Portanto, o sistema pode encontrar de modo preciso o eixo geométrico menor mais estreito do canal no eixo geométrico x e haverá uma flexibilidade ou folga aumentada no eixo geométrico y ao encontrar a localização do prendedor e inserir um prendedor no canal. O mesmo pode se aplicar se o eixo geométrico y for bem controlado (por exemplo, orientar o canal no eixo geométrico x). Em uma modalidade, o comprimento do canal pode ser determinado pelo menos em parte com base nas tolerâncias do equipamento usado para localizar os prendedores. Por exemplo, o comprimento do canal pode ser a soma do diâmetro da haste do prendedor, das tolerâncias do diâmetro da haste e das tolerâncias do equipamento de localização. Consequentemente, se o diâmetro da haste for de 5 mm, a tolerância da haste é de ± 1 mm e a tolerância do equipamento de localização é de ± 6 mm, então, o canal pode ter um comprimento de cerca de 19 mm (5 + 2 + 12).

[046] A largura da endentação pode ser pelo menos parcialmente determinada pela largura da haste do prendedor e/ou pela espessura do componente. Em uma modalidade, a largura da endentação pode ser igual ou quase igual (por exemplo, ± 1 mm) ao diâmetro da haste do prendedor. Portanto, quando o prendedor é inserido, pode ocupar ou ocupar substancialmente toda a largura da endentação. Como descrito acima, isso pode garantir que a cabeça (mais ampla do que a haste) do prendedor esteja em contato com pelo menos uma porção do componente que permanece em espessura total (por exemplo, a espessura do componente anterior à endentação). Além de entrar em contato com pelo menos uma porção do componente que permanece em espessura total, a cabeça pode se sobrepor ou se projetar por pelo menos uma porção da camada adesiva que permanece em ou quase em espessura total (por exemplo, o tamanho do vão de ligação ou a altura da endentação). Por exemplo, a cabeça pode se sobrepor ou se projetar por pelo menos uma porção da camada adesiva que tem uma espessura de pelo menos 50 % do vão de ligação ou da espessura da endentação, como pelo menos 60 %, 75 %, 85 % ou pelo menos 90 % do vão de ligação ou da espessura de endentação. Isso é mostrado nas Figuras 4 a 9, nas quais a cabeça 52 do prendedor cobre completamente e se estende para além da endentação (por exemplo, endentações circulares nas Figs. 6 e 9) ou se estende para além dos lados 60 e 62 de endentações alongadas (por exemplo, canais nas Figs. 7 a 9). Cada componente a ser unido pode incluir uma ou uma pluralidade de endentações 44. Se há uma pluralidade de endentações, essas podem ser distanciadas.

[047] Com referência à Figura 10, um fluxograma 100 é mostrado para um método para unir dois ou mais componentes de acordo com as configurações de junta reveladas. Na etapa 102, uma ou mais endentações podem ser formadas em um ou mais componentes a serem unidos. O método será descrito para dois componentes de metal sendo unidos, no entanto, outros materiais, formatos e tamanhos de pilha também são possíveis, como descrito acima. As endentações podem ser produzidas com o uso de qualquer método adequado, como estampagem ou cunhagem. Na etapa 104, um adesivo pode ser aplicado a um ou ambos os componentes a serem unidos (se for aplicado a ambos, então, o será nas superfícies a serem unidas). O adesivo pode ser um adesivo de alta energia/tenacidade que tem sua tenacidade aumenta com a espessura (por exemplo, maior vão de ligação). O adesivo pode ser aplicado com uma certa espessura, a qual pode ser a espessura final desejada.

[048] Na etapa 106, os componentes podem ser empilhados com as endentações sendo inseridas na camada adesiva. As endentações podem criar e manter, portanto, um vão de ligação entre os componentes a serem unidos entrando em contato com o outro componente e separando-os entre as endentações. Esse vão de ligação pode ser igual à espessura da camada adesiva como foi aplicada ou pode ser menor. Embora a etapa 106 seja mostrada após a etapa 104, a ordem pode ser revertida de tal modo que os componentes sejam empilhados (criando, desse modo, o vão de ligação) e o adesivo seja inserido entre os componentes. A ordem pode depender da viscosidade do adesivo, do tamanho dos componentes de metais ou de outros fatores.

[049] Na etapa 108, as endentações podem ser localizadas pelo equipamento de preensão, se o processo for automatizado (por exemplo, com o uso de robôs ou sistemas de detecção). Como descrito acima, as endentações podem funcionar como pontos de localização, tornando mais fácil a tarefa do equipamento de localização de encontrar o local desejado para a inserção do prendedor. As endentações também podem permitir tolerâncias mais frouxas ou mais flexíveis em uma direção, como descrito anteriormente. O local das endentações pode ser identificado com o uso de qualquer método adequado conhecido na técnica, como reconhecimento óptico. De modo alternativo, as localizações podem ser programadas no equipamento, como robôs.

[050] Na etapa 110, um prendedor pode ser inserido na endentação. Um prendedor pode ser inserido em cada endentação ou múltiplos prendedores podem ser inseridos em uma endentação. Os prendedores podem ser parafusos autoatarraxantes ou parafusos do tipo flow-drill (FDS), sendo que, em tal caso, a inserção pode incluir, em geral, o posicionamento do parafuso, rotação/aquecimento, fusão/formação, formação de rosca e inserção/aperto. Os prendedores podem ser posicionados de tal modo que estabeleçam contato e entrem na superfície inferior da endentação, a qual pode ser plana. Como descrito acima, o prendedor pode substituir completamente a superfície inferior quando inserido. O prendedor pode ser inserido de tal modo que uma porção ou toda a parede lateral da endentação entre em contato com a ponta/haste do prendedor durante a inserção. Se mais atrito é desejado, então, a endentação pode ser configurada para ter uma maior área de contato com o prendedor e vice-versa. Durante a inserção, as endentações podem impedir ou reduzir a probabilidade de o adesivo ser comprimido e removido de entre os componentes, mantendo, desse modo, um grande vão de ligação.

[051] Como descrito acima, o método pode ser usado para unir dois ou mais componentes. Embora as juntas entre dois ou três componentes tenham sido mostradas e descritas, um ou mais componentes adicionais podem ser adicionados à pilha (por exemplo, abaixo do componente inferior). Cada componente adicional pode ser plano na região da junta ou pode incluir endentações para criar um vão de ligação entre o mesmo e outro componente, similar ao mostrado acima. O método pode ser usado para unir os componentes de veículos, os quais podem incluir painéis ou lâminas. Os componentes podem ser formados por metal, como alumínio (por exemplo, puro ou liga) ou aço. Por exemplo, ambos os componentes podem ser alumínio.

[052] As configurações e os métodos da junta revelados, incluindo os componentes que tem endentação formada nos mesmos, podem melhorar a resistência e/ou tenacidade (por exemplo, absorção de energia) das juntas entre os componentes. Como descrito acima, a junção com o uso de prendedores convencionais resulta no fato de que o vão de ligação é comprimido e quase eliminado. Já que a quantidade de energia absorvida pelos adesivos de alto alongamento pode ser proporcional à sua espessura, um aumento de diversas vezes da espessura do vão de ligação pode resultar em um aumento percentual de centenas da tenacidade da junta. Em uma modalidade, o vão de ligação formado pelas endentações reveladas pode ser pelo menos 100 % maior do que um vão de ligação sob as mesmas condições sem endentações (por exemplo, o mesmo adesivo, os mesmos prendedores, etc.). Em outra modalidade, o vão de ligação pode ser pelo menos 200 %, 300 %, 400 % ou maior do que um vão de ligação sob as mesmas condições sem endentações. Já que a tenacidade da junta pode ser proporcional à espessura do adesivo, a absorção de energia das juntas reveladas pode ser maior do que aquela das juntas sem endentações nas mesmas quantidades.

[053] Embora as modalidades exemplificativas sejam descritas acima, não se presente que essas modalidades descrevam todas as formas possíveis da invenção. Em vez disso, as palavras usadas no relatório descritivo são palavras de descrição, em vez de limitação, e compreende-se que várias alterações podem ser realizadas sem que haja desvio do espírito e do escopo da invenção. Além disso, os recursos de várias modalidades de implementação podem ser combinados para formar modalidades adicionais da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Junta caracterizada por compreender: um primeiro componente que inclui uma endentação formada no mesmo dotada de uma largura; um segundo componente; uma camada adesiva entre o primeiro e o segundo componentes; e um prendedor que se estende através da endentação e une o primeiro e o segundo componentes, sendo que o prendedor tem uma cabeça com uma largura maior do que uma largura mínima da endentação.

2. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por haver uma pluralidade de endentações formadas no primeiro componente e/ou no segundo componente.

3. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a endentação incluir um perfil circular.

4. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a endentação ser um sulco alongado.

5. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o primeiro componente ser uma lâmina que tem uma espessura de lâmina e a endentação tem uma espessura que é menor do que a espessura de lâmina.

6. Junta, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por pelo menos uma porção da cabeça do prendedor entra em contato com o primeiro componente em uma região dotada da espessura de lâmina.

7. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o primeiro e o segundo componentes serem formados por alumínio ou uma liga de alumínio.

8. Junta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o prendedor ser um parafuso do tipo flow-drill.

9. Método para formar uma junta caracterizado por compreender: formar uma endentação que tem uma largura em um primeiro componente; aplicar um adesivo ao primeiro componente ou a um segundo componente; empilhar o primeiro e o segundo componentes, sendo que a endentação forma um vão de ligação entre o primeiro e o segundo componentes; e inserir um prendedor que tem uma cabeça com uma largura maior do que a largura da endentação na endentação para unir o primeiro e o segundo componentes.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente a formação de uma pluralidade de endentações no primeiro componente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a endentação ser formada com um perfil circular.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a endentação ser formada como um sulco alongado que tem um primeiro lado e um segundo lado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o primeiro e o segundo componentes serem formados por alumínio ou uma liga de alumínio.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a etapa de formação incluir a formação da endentação com uma superfície de fundo plano e por a etapa de inserção incluir a inserção do prendedor na superfície de fundo plano.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por uma haste do prendedor ter um diâmetro maior do que uma largura da superfície de fundo plano.

16. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a etapa de formação incluir a formação da endentação com uma parede lateral e por a etapa de inserção incluir a inserção do prendedor na endentação de tal modo que o prendedor entre em contato com pelo menos uma porção da parede lateral durante a inserção.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a parede lateral ser formada de tal modo que uma largura da parede lateral se estreite a partir de uma parte superior da endentação até uma parte inferior da endentação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o prendedor ser um parafuso do tipo flow-drill.

19. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o primeiro componente ser uma lâmina de metal e a endentação ser formada durante um processo de cunhagem de estampagem.

20. Junta caracterizada por compreender: um primeiro componente que inclui uma endentação formada no mesmo dotada de uma largura; um segundo componente; um terceiro componente; uma camada adesiva disposta entre o primeiro e o segundo componentes; e um prendedor que se estende através da endentação e une o primeiro, o segundo e o terceiro componentes, sendo que o prendedor tem uma cabeça com uma largura maior do que a largura da endentação.