BR112020025397A2 - Dispositivos híbridos moldados e pultrudados - Google Patents

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Abstract

dispositivos híbridos moldados e pultrudados. um membro estrutural compreendendo: (i) um membro secundário pultrudado incluindo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; e (ii) um portador moldado sobremoldado em pelo menos uma da primeira e segunda superfícies do membro secundário pultrudado, o portador moldado incluindo uma pluralidade de nervuras; em que o membro secundário e o portador são materiais diferentes.

Description

DISPOSITIVOS HÍBRIDOS MOLDADOS E PULTRUDADOS Campo
[001] A presente invenção geralmente refere-se a membros estruturais e, mais particularmente, à combinação de membros estruturais moldados e pultrudado para uso no fornecimento de reforço e suporte para seções de uma ou mais estruturas.
Antecedentes
[002] Os veículos de transporte frequentemente utilizam membros estruturais para formar e/ou apoiar certas estruturas de veículos. Infelizmente, tais membros tendem a ser formados de materiais relativamente pesados, adicionando peso indesejável ao veículo. Para algumas aplicações, tornou-se popular nos últimos anos empregar uma estrutura portadora polimérica em combinação com um material secundário, tal como um material adesivo expansível como parte do reforço. No entanto, mesmo esses materiais podem adicionar peso significativo e podem ser caros e demorados para fabricar. Além disso, pode ser difícil fornecer suporte estrutural suficiente para certas estruturas de veículos usando materiais mais leves, aumentando assim o risco de danos ou quebra dos membros estruturais, as estruturas de veículo sendo suportadas pelos membros estruturais ou ambos.
[003] Exemplos de membros estruturais podem ser encontrados nas patentes americanas nº 6.932.421; 6.921.130; 6.920.693; 6.890.021; e 6.467.834, todos incorporados por referência aqui para todos os fins. Assim, ainda permanece a necessidade de reforços estruturais que incluam materiais mais leves, mantendo a resistência necessária para suportar uma ou mais estruturas de veículos ou componentes de veículo. O que é necessário é um membro estrutural leve que inclua um ou mais recursos de reforço. Ainda permanece uma necessidade de membros estruturais que possam fornecer maior personalização e ajuste com base em uma aplicação desejada. O que é necessário é um membro estrutural que possa ser configurado para anexar a uma estrutura do veículo, um ou mais componentes de veículo ou ambos usando uma pluralidade de recursos de fixação. Ainda permanece uma necessidade de um membro estrutural que seja econômico e fácil de fabricar. O que é necessário é um membro estrutural formado usando uma combinação de técnicas de fabricação eficientes em tempo.
Resumo
[004] Os presentes ensinamentos atendem a uma ou mais das necessidades acima pelos dispositivos e métodos melhorados descritos aqui.
[005] Os presentes ensinamentos atendem a uma ou mais das necessidades presentes, ao fornecer: um membro estrutural compreendendo: (i) um membro secundário pultrudado, incluindo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; e (ii) um portador moldado sobremoldado em pelo menos uma da primeira e segunda superfície do membro secundário pultrudado, o portador moldado incluindo uma pluralidade de nervuras; em que o membro secundário e o portador são materiais diferentes.
[006] O membro estrutural pode incluir um material adesivo localizado em pelo menos um do portador e membro secundário. O material adesivo pode ser um material adesivo ativável. O membro secundário pode incluir uma superfície de bandeja formada na primeira superfície, a superfície de bandeja sendo moldada para receber uma porção do portador. A segunda superfície do membro secundário pode estar substancialmente livre de qualquer contato direto com o portador. Um ou mais do portador ou membro secundário pode incluir um ou mais orifícios de passagem. A pluralidade de nervuras pode formar uma ou mais cavidades. O portador pode ser sobremoldado para pelo menos encapsular parcialmente o membro secundário. A pluralidade de nervuras pode formar uma ou mais cavidades e uma ou mais cavidades pode cada uma incluir um recorte que expõe o membro secundário. Os recortes de uma ou mais cavidades podem permitir a expansão do membro secundário além do portador após a ativação. Os orifícios de passagem podem cada um incluir um membro de reforço. O membro estrutural pode incluir uma ou mais projeções que se estendem de uma ou mais paredes do portador, uma ou mais superfícies do portador ou ambas. O membro estrutural pode incluir um ou mais fixadores formados integralmente. O um ou mais fixadores formados integralmente pode ser um fixador tipo pino de pressão.
[007] O membro estrutural pode incluir um canal interno dos orifícios de passagem que podem estar livres de contato com o membro secundário. O um ou mais orifícios de passagem pode estar localizado em uma ou mais projeções. As nervuras podem incluir uma ou mais porções arqueadas, um ou mais segmentos lineares ou ambos. Os orifícios de passagem podem se estender por uma espessura inteira do portador. O membro secundário pode compreender um material expansível. O membro estrutural pode ser configurado para anexar a uma transmissão de um veículo, um ou mais carris de um veículo ou ambos. O membro portador pode compreender um material de poliamida. O membro secundário compreende um material de poliuretano. O membro portador pode incluir um material adesivo à base de epóxi. O membro secundário pode incluir uma ou mais estruturas para receber um material para formar o membro portador, tal que as estruturas auxiliam na anexação do membro portador ao membro secundário. O membro estrutural pode estar localizado dentro de uma cavidade do veículo. O membro estrutural pode estar localizado dentro de uma cavidade do veículo para reforçar a cavidade do veículo. O membro estrutural pode estar localizado dentro de uma cavidade do veículo para vedar a cavidade do veículo. O material para formar o membro portador pode ser mais dúctil que um material para formar o membro secundário. O material para formar o membro portador pode ser menos dúctil que um material para formar o membro secundário.
[008] Os ensinamentos fornecidos aqui são ainda direcionados a um método para formar um membro estrutural compreendendo: pultrudar um membro secundário; localizar o membro secundário em um molde; sobremoldar um material de portador no membro secundário; e opcionalmente sobremoldar ou extrudar um material adesivo em um ou mais do material secundário e material de portador.
[009] O método pode incluir formar uma ou mais aberturas no membro secundário durante a etapa de pultrusão. O método pode incluir formar uma ou mais aberturas no portador durante a etapa de sobremoldagem.
[010] Os presentes ensinamentos atendem a uma ou mais das presentes necessidades, ao fornecer: reforços estruturais que incluem mais materiais leves, enquanto mantém a resistência necessária para suportar uma ou mais estruturas de veículos ou componentes do veículo; um membro estrutural leve que inclui uma ou mais características de reforço; membros estruturais que podem fornecer maior personalização e ajuste com base em uma aplicação desejada; um membro estrutural que pode ser configurado para anexar a uma estrutura do veículo, um ou mais componentes do veículo ou ambos usando uma pluralidade de recursos de fixação; um membro estrutural que seja econômico e fácil de fabricar; um membro estrutural formado usando uma combinação de técnicas de fabricação eficientes em tempo; ou uma combinação dos mesmos.
Descrição dos desenhos
[011] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um membro estrutural de acordo com os presentes ensinamentos;
[012] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva adicional do membro estrutural da FIG. 1;
[013] A FIG. 3 é uma vista em perspectiva de um membro estrutural;
[014] A FIG. 4 é uma vista em perspectiva adicional do membro estrutural da FIG. 3; e
[015] A FIG. 5 é uma vista lateral em perspectiva do membro estrutural da FIG. 3.
Descrição detalhada
[016] As explicações e ilustrações apresentadas aqui destinam-se a familiarizar outros técnicos no assunto com a invenção, seus princípios e sua aplicação prática. As concretizações específicas da presente invenção, conforme estabelecido, não se destinam a ser exaustivas ou limitantes da invenção. O escopo da invenção deve ser determinado com referência às reivindicações anexadas, juntamente com o escopo completo de equivalentes para que tais reivindicações têm direito. As divulgações de todos os artigos e referências, incluindo pedidos de patentes e publicações, são incorporadas por referência para todos os fins. Outras combinações também são possíveis, como será compilado a partir das seguintes reivindicações, que também são incorporadas por referência a esta descrição escrita.
[017] Este pedido está relacionado e reivindica o benefício das datas de depósito do pedido provisório americano nº de série 62/684.724, arquivado em 13 de junho de 2018 e 62/815.155, arquivado em 7 de março de 2019, o conteúdo de ambos aqui sendo incorporado por referência para todos os fins.
[018] Os ensinamentos aqui são direcionados para um membro estrutural. O membro estrutural pode funcionar para fornecer integridade estrutural a um veículo. O membro estrutural pode funcionar para suportar uma ou mais estruturas de veículos, componentes do veículo ou ambos. O membro estrutural pode funcionar para conectar uma ou mais estruturas de veículo, componentes do veículo ou ambos. O membro estrutural pode ser configurado para integração em qualquer veículo, tais como um automóvel, caminhão, avião, barco, trem ou uma combinação dos mesmos. O membro estrutural pode ser configurado para qualquer indústria que exija reforço estrutural, tais como automotiva, aeronáutica, aeroespacial, construção de imóveis residencial e/ou comercial, transporte ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, o membro estrutural pode ser posicionado em um automóvel para suportar uma ou mais estruturas e/ou componentes do veículo, tais como uma coluna de direção, transmissão, bloco do motor, painel de instrumentos, console ou uma combinação dos mesmos.
[019] O membro estrutural pode incluir um portador. O membro estrutural pode incluir um membro secundário conectado ou preso ao portador. O membro estrutural pode incluir uma ou mais recursos de montagem. O membro estrutural pode incluir uma ou mais cavidades, um ou mais orifícios de passagem, uma ou mais projeções, uma ou mais abas, uma ou mais estruturas de reforço, uma ou mais cavidades, um ou mais recortes, uma ou mais paredes, ou uma combinação dos mesmos. O membro estrutural pode ser fabricado uniformemente (ou seja, formado integralmente) ou pode incluir uma pluralidade de componentes presos juntos. O membro estrutural pode ser formado substancialmente por um único material ou pode ser formado por uma pluralidade de materiais. Por exemplo, o portador do membro estrutural pode ser um primeiro material, enquanto o membro secundário pode ser um segundo material.
[020] O membro estrutural pode ser fabricado usando uma variedade de técnicas. O membro estrutural pode ser moldado (por exemplo, moldado por injeção), estampado, extrudado, pultrudado, fundido, cortado ou uma combinação doe mesmos. O membro estrutural pode ser fabricado usando uma única técnica ou uma combinação de técnicas. Por exemplo, o portador do membro estrutural pode ser moldado enquanto o membro secundário pode ser pultrudado ou extrudado. Mais especificamente, o membro estrutural pode incluir um membro secundário pultrudado tendo um portador sobremoldado em torno do membro secundário, formando um membro estrutural híbrido.
[021] O membro estrutural pode incluir um portador. O portador pode funcionar para fornecer suporte estrutural a uma estrutura do veículo, um ou mais componentes do veículo ou ambos. O portador pode funcionar para suportar um . O portador pode ser configurado para anexar a um ou mais componentes de um veículo, uma estrutura de um veículo ou ambos. Por exemplo, o portador pode ser preso a uma transmissão do veículo e também anexado a um ou mais trilhos da carroceria do veículo. O portador pode incluir um ou mais faces, uma ou mais superfícies, uma ou mais paredes, estruturas de reforço ou uma combinação dos mesmos. O portador pode incluir uma ou mais porções arqueadas, uma ou mais porções lineares ou ambas. O portador pode incluir uma ou mais projeções. O portador pode incluir uma ou mais superfícies contornadas, uma ou mais superfícies planas ou ambas. O portador pode incluir um ou mais recortes. O portador pode incluir uma ou mais cavidades, um ou mais orifícios de passagem ou ambos. O portador pode incluir um ou mais fixadores. O portador pode incluir um ou mais braços, um ou mais dedos, uma ou mais pernas ou uma combinação dos mesmos. O portador pode incluir um ou mais degraus, uma ou mais bordas, uma ou mais flanges, uma ou mais abas, um ou mais reforços, um ou mais canais ou uma combinação dos mesmos. O portador pode ter quaisquer tamanho e forma desejados com base em uma aplicação desejada. Por exemplo, o portador pode suportar estruturalmente uma transmissão de um veículo e o portador pode ser substancialmente moldado para receber uma parte da transmissão, substancialmente moldado para se conectar à transmissão ou ambos.
[022] O portador pode ser formado por uma única peça integral. Por exemplo, o portador pode ser uma peça uniforme moldada por injeção. Alternativamente, o portador pode compreender uma pluralidade de subcomponentes que formam o portador. Por exemplo, o portador pode incluir um primeiro componente portador que é preso a um segundo componente portador via um ou mais adesivos, um ou mais fixadores ou uma combinação dos mesmos.
[023] O portador pode ser estruturalmente rígido. O portador pode ser flexível. O portador pode ter uma ou mais juntas flexíveis localizadas que permitem a flexão do portador apenas nos locais desejados. O portador pode ser compressível. O portador pode ser elástico para que, ao flexionar, o portador possa retornar a uma posição original livre de deformação inelástica. O portador pode ser estruturalmente rígido para suportar uma carga desejada. Por exemplo, o portador pode suportar cerca de 25 kg ou mais, cerca de 50 kg ou mais ou cerca de 75 kg ou mais. O portador pode suportar cerca de 175 kg ou menos, cerca de 150 kg ou menos ou cerca de 125 kg ou menos.
[024] O portador pode ser formado por um material moldável. O portador pode ser um material polimérico, um material de poliamida ou ambos. O material polimérico pode ser um material polimérico reforçado. Por exemplo, o material polimérico pode ser uma poliamida reforçada com fibra de vidro. O material polimérico pode ser um material termofixo. O material polimérico pode ser um material termoplástico. O material polimérico pode ser um material epóxi termoplástico. O material polimérico pode ser um material epóxi termoplástico reforçado com fibra. O portador pode ser qualquer material que possa fornecer reforço estrutural para uma estrutura do veículo, um ou mais componentes do veículo ou ambos.
[025] O portador pode incluir uma ou mais superfícies abrasivas. Por exemplo, o portador pode incluir uma ou mais abrasões, uma ou mais saliências, uma ou mais cristas ou uma combinação das mesmas. O portador pode incluir um ou mais modificadores de fricção, tais como graxa, óleo, silicone, outro lubrificante ou uma combinação dos mesmos. O portador pode estar livre de uma ou mais superfícies abrasivas, um ou mais modificadores de fricção ou ambos.
[026] O portador pode ser formado por uma ou mais paredes. As paredes podem funcionar para estabelecer uma forma do portador e suportar um ou mais componentes de um veículo, uma estrutura do veículo ou ambos. As paredes podem definir uma dimensão externa do portador. As paredes podem se interligar para formar uma forma do portador. Por exemplo, as bordas periféricas das paredes podem se conectar umas às outras para formar um perímetro substancialmente externo do portador. As paredes podem ser uma superfície exterior do portador. As paredes podem variar em tamanho e forma. As paredes podem ter uma espessura uniforme. As paredes podem ter uma ou mais porções arqueadas, um ou mais segmentos lineares ou ambos. As paredes podem ser formadas integralmente (ou seja, formadas como uma única peça livre de adesivos secundários ou fixadores que conectam as paredes). As paredes podem, pelo menos parcialmente, encerrar uma ou mais nervuras do portador.
[027] O portador pode incluir uma ou mais nervuras. As nervuras podem funcionar para aumentar o suporte estrutural do portador. As nervuras podem funcionar para suportar um ou mais membros secundários. As nervuras podem desviar, deslocar ou ambos, um ou mais membros secundários após a expansão de um ou mais membros secundários, ativação dos membros secundários ou ambos. As nervuras podem estar dispersas por todo o portador para fornecer maior integridade estrutural em um ou mais locais desejados. As nervuras podem ser um reforço, flange ou ambos.
[028] As nervuras podem estar interligadas. As nervuras podem se estender entre uma ou mais paredes do portador. As nervuras podem variar de tamanho e forma. As nervuras podem incluir uma ou mais porções arqueadas, um ou mais segmentos lineares ou ambos. As nervuras podem estar pelo menos parcialmente alojadas entre as paredes do portador. As nervuras podem encostar em uma ou mais superfícies do portador. As nervuras podem estar interligadas em qualquer posição, ângulo desejados ou ambos.
[029] As nervuras, as paredes ou ambas podem se interligar para formar uma ou mais cavidades do portador. As cavidades podem funcionar para alojar um membro secundário. As cavidades podem se estender através de uma espessura do portador. As cavidades podem se estender por uma espessura inteira do portador, uma espessura parcial do portador ou ambas. As cavidades podem variar em tamanho e forma e podem ser de qualquer tamanho e forma que aloja um membro secundário. As cavidades podem ser formadas de cerca de dois ou mais, cerca de três ou mais ou cerca de quatro ou mais nervuras, paredes ou ambas. As cavidades podem ser formadas de cerca de sete ou menos, cerca de seis ou menos ou cerca de cinco ou menos nervuras, paredes ou ambas. Uma pluralidade de cavidades pode estar localizada ao longo do portador, do membro secundário ou ambos.
[030] Uma ou mais cavidades podem ter um recorte localizado perto de uma ou mais extremidades terminais. O recorte pode funcionar para expor o membro secundário do membro estrutural. O recorte pode funcionar para direcionar a expansão do membro secundário após a ativação. O recorte pode ter um tamanho e forma semelhantes à cavidade. O recorte pode ter uma abertura maior ou menor do que uma abertura da cavidade. O recorte pode estar localizado em uma ou mais superfícies exteriores do portador. O recorte pode estar localizado em qualquer lugar ao longo do portador. O portador pode incluir uma pluralidade de recortes. Os recortes podem ter um tamanho e forma uniformes ou podem variar de tamanho e forma.
[031] O membro estrutural pode incluir uma ou mais projeções. A projeção pode funcionar para encostar em um ou mais componentes do veículo, uma estrutura do veículo ou ambos para que o membro estrutural possa ser preso a um ou mais componentes do veículo, uma estrutura do veículo ou ambos. A projeção pode funcionar para aumentar a integridade estrutural do membro estrutural. A projeção pode se projetar a partir de qualquer superfície do portador, membro secundário ou ambos. A projeção pode se estender em um ângulo em relação a uma ou mais superfícies do portador, membro secundário ou ambos. A projeção pode se estender em um ângulo de cerca de 30 graus ou mais, cerca de 45 graus ou mais ou cerca de 60 graus ou mais. A projeção pode se estender em um ângulo de cerca de 120 graus ou menos, cerca de 105 graus ou menos ou cerca de 90 graus ou menos. A projeção pode ter a forma de uma aba, poste, extensão, reforço, degrau, coluna, outra projeção ou uma combinação dos mesmos.
[032] O membro estrutural pode incluir uma pluralidade de projeções. As projeções podem variar de tamanho e forma. As projeções podem ser posicionadas em qualquer lugar ao longo do portador, do membro secundário ou ambos. As projeções podem incluir uma ou mais porções arqueadas, um ou mais segmentos lineares ou ambos. As projeções podem se estender a partir de uma borda periférica do membro estrutural. As projeções podem se estender de uma ou mais superfícies, uma ou mais paredes ou ambas do membro estrutural. As projeções podem ser formadas integralmente com o portador, o membro secundário ou ambos.
[033] As projeções podem ser estruturalmente rígidas ou podem ser flexíveis. Por exemplo, as projeções podem ser flexíveis para que as projeções desviem após a compressão do membro estrutural e levem uma carga após a compressão.
[034] Um ou mais orifícios de passagem podem estar localizados ao longo do portador. Os orifícios de passagem podem funcionar para receber um ou mais fixadores para prender o membro estrutural a um ou mais componentes do veículo, uma estrutura do veículo ou ambos. Por exemplo, um ou mais parafusos podem ser rosqueados através dos orifícios de passagem para que o portador possa ser preso a uma transmissão de um veículo. Os orifícios de passagem podem se estender entre superfícies opostas do portador (ou seja, se estender por uma espessura inteira do portador). Os orifícios de passagem podem se estender através de uma espessura do portador menor que uma espessura inteira. Os orifícios de passagem podem ser posicionados em qualquer lugar ao longo do portador. Os orifícios de passagem podem estar localizados em um ponto de interligação entre uma pluralidade de nervuras, uma pluralidade de paredes ou uma combinação das mesmas. Os orifícios de passagem podem ser posicionados ao longo de uma superfície exterior do portador. Os orifícios de passagem podem perfurar um canal dentro e/ou através do portador. Os orifícios de passagem podem perfurar um canal em um ângulo em relação a uma superfície do portador. O canal pode formar um ângulo com uma superfície do portador de cerca de 30 graus ou mais, cerca de 60 graus ou mais ou cerca de 90 graus ou mais. O canal pode formar um ângulo com uma superfície do portador de cerca de 175 graus ou menos, cerca de 120 graus ou menos ou cerca de 100 graus ou menos.
[035] Os orifícios de passagem podem incluir um lubrificante para auxiliar a inserção de um ou mais fixadores. O lubrificante pode ser graxa, óleo, silicone, outro lubrificante ou uma combinação dos mesmos.
[036] Os orifícios de passagem podem ser posicionados dentro de um veículo para encostar em um ou mais orifícios associados do veículo. Por exemplo, um parafuso pode se estender através de um orifício de passagem do portador para que o parafuso possa ser inserido em um orifício do veículo, assim prendendo o portador ao veículo.
[037] Os orifícios de passagem podem incluir um membro de reforço. O membro de reforço pode funcionar para aumentar a integridade estrutural dos orifícios de passagem. O membro de reforço é um material diferente do portador para que o membro de reforço possa fornecer suporte adicional para um ou mais componentes de um veículo, uma estrutura de um veículo ou ambos. O membro de reforço pode impedir a compressão do portador perto dos orifícios de passagem. O membro de reforço pode funcionar em tamanho e forma.
[038] O membro de reforço pode ser uma luva inserida e estendendo-se através do orifício de passagem. O membro de reforço pode ser posicionado perto de uma ou mais aberturas do orifício de passagem ou pode reforçar substancialmente um orifício de passagem inteiro. Cada orifício de passagem pode ter um membro de reforço. Apenas uma porção dos orifícios de passagem pode ter um membro de reforço. Alternativamente, um orifício de passagem pode ter uma pluralidade de membros de reforço. Por exemplo, um orifício de passagem pode ter um primeiro membro de reforço perto de uma primeira abertura e um segundo membro de reforço perto de uma segunda abertura oposta.
[039] O membro de reforço pode ser qualquer material que forneça integridade estrutural adicional aos orifícios de passagem. O membro de reforço pode ser um polímero, metal ou ambos. O metal pode ser aço, ferro, cobre, estanho, alumínio ou uma combinação dos mesmos. O membro de reforço pode ser estampado, fundido, cortado ou uma combinação dos mesmos. O membro de reforço pode incluir um ou mais revestimentos de prevenção de corrosão, tais como uma tinta eletroforética, revestimento galvânico ou ambos.
[040] O membro estrutural pode incluir um ou mais fixadores. Os fixadores podem funcionar para prender o membro estrutural a um ou mais componentes de um veículo, uma estrutura do veículo ou ambos. Os fixadores podem ser formados integralmente com o portador, um membro secundário ou ambos. Os fixadores podem ser presos ao membro estrutural. Os fixadores podem ser um clipe, trinco, parafuso, pino, trava, gancho, afins ou uma combinação dos mesmos. Os fixadores podem ser posicionados em qualquer lugar ao longo do membro estrutural. Os fixadores podem formar uma conexão permanente com uma ou mais porções de um veículo ou componente do veículo. Permanente pode ser definido como uma conexão que só pode ser quebrada por deformação inelástica ou dano ao membro estrutural e/ou fixador. Os fixadores podem engatar de forma removível o membro estrutural em uma ou mais porções de um veículo ou componente do veículo.
[041] O membro estrutural pode incluir um membro secundário. O membro secundário pode funcionar para fornecer integridade estrutural ao membro estrutural, à estrutura do veículo, a um ou mais componentes do veículo ou uma combinação dos mesmos. O membro secundário pode funcionar para prender, conectar ou ambos o membro estrutural à estrutura do veículo, um ou mais componentes do veículo ou uma combinação dos mesmos.
[042] O membro secundário pode ter um tamanho e forma semelhantes ao portador. O membro secundário pode ter um tamanho e forma que diferem do portador. O membro secundário pode ter uma ou mais superfícies, uma ou mais paredes, uma ou mais cavidades, um ou mais orifícios de passagem, uma ou mais estruturas de reforço, uma ou mais faces ou uma combinação dos mesmos. O membro secundário pode ter uma ou mais superfícies contornadas, uma ou mais ondulações, uma ou mais curvas, uma ou mais porções arqueadas, uma ou mais porções lineares ou uma combinação das mesmas. O membro secundário pode ser substancialmente plano. Por exemplo, o membro secundário pode ser formado em uma folha com uma espessura desejada. A espessura do membro secundário pode ser de cerca de 1 mm ou mais, cerca de 2 mm ou mais ou cerca de 3 mm ou mais. A espessura do membro secundário pode ser de cerca de 6 mm ou menos, cerca de 5 mm ou menos ou cerca de 4 mm ou menos. A espessura do membro secundário pode ser uniforme ao longo de substancialmente o membro secundário inteiro (por exemplo, uma folha). Alternativamente, a espessura do membro secundário pode variar em todo o membro secundário. Por exemplo, uma primeira porção do membro secundário pode ter uma espessura maior que uma segunda parte do membro secundário ou vice-versa.
[043] O membro secundário pode ser fabricado usando uma ou mais técnicas. Por exemplo, o membro secundário pode ser pultrudado. A pultrusão pode ser contínua ou pode ser cortada para as dimensões desejadas. O membro secundário pode ser formado por um material de poliuretano. O membro secundário pode ser formado por um material termoplástico. O membro secundário pode ser formado por um material epóxi termoplástico. O membro estrutural pode ser ativado por calor.
[044] O membro secundário pode ser preso e/ou anexado ao portador. O membro secundário pode ser disposto em uma ou mais superfícies do portador. O membro secundário pode ser inserido em uma ou mais cavidades do portador. O membro secundário pode ser encapsulado pelo portador. Por exemplo, o portador pode ser sobremoldado em torno do membro secundário para pelo menos encapsular parcialmente o membro secundário. O portador pode incluir um ou mais recortes que expõe o membro secundário e permite a saliência do membro secundário fora do portador. O portador sobremoldado pode encapsular um ou mais lados, uma ou mais superfícies ou ambos do membro secundário. O portador pode formar uma cavidade na qual o membro secundário está localizado. O portador pode encostar em uma ou mais superfícies do membro secundário. Uma cavidade interna do portador pode seguir substancialmente uma superfície exterior do membro secundário para que, uma vez sobremoldado, o portador encosta substancialmente um exterior do membro secundário.
[045] A sobremoldagem do portador em torno do membro secundário pode ocorrer durante a fabricação do membro secundário, após a formação do membro secundário ou ambos. Por exemplo, o membro secundário pode ser inicialmente pultrudado e o portador pode ser sobremoldado em torno do membro secundário pultrudado.
[046] O membro secundário pode ser expansível. O membro secundário pode incluir um material adesivo e/ou material selante que pode ser um material que experimenta expansão e/ou cura após exposição a temperaturas entre cerca de 148,89°C e cerca de 204,44°C (cerca de 300°F a cerca de 400°F) (ou seja, temperaturas tipicamente experimentadas em operações de pintura automotiva ou revestimento). O material adesivo e/ou material selante pode ser espumado (por exemplo, expandido) para um volume de pelo menos cerca de 5% maior, pelo menos cerca de 50% maior, pelo menos cerca de 200% maior, pelo menos cerca de 1000% maior, pelo menos cerca de 2000% maior, pelo menos cerca de 5000% maior ou superior em relação ao volume original não expandido.
[047] O material adesivo e/ou selante pode ser um material à base de epóxi, tal como aqueles divulgados nas patentes americanas nº 5.884.960; 6.348.513; 6.368.438;
6.811.864; 7.125.461; 7.249.415; e a publicação de patente americana nº 2004/0076831, todas são incorporadas por referência aqui para todos os fins.
[048] Os materiais adesivos e materiais selantes podem incluir um componente de resina epóxi. A resina epóxi é usada aqui para significar qualquer um dos materiais epóxi convencionais contendo pelo menos um grupo funcional epóxi. As resinas epóxi podem ser difuncionais, trifuncionais, multifuncionais, combinações das mesmas ou outra forma. Além disso, o termo resina epóxi pode ser usado para denotar uma resina epóxi ou uma combinação de resinas epóxi. Os materiais à base de polímero podem ser materiais contendo epóxi, tendo um ou mais anéis oxirano polimerizáveis por uma reação de abertura de anel. O material adesivo e/ou selante pode incluir entre cerca de 2% e 70% em peso de resina epóxi, entre cerca de 7% e 50% em peso de resina epóxi, entre cerca de 15% e 40% em peso de resina epóxi ou entre cerca de 15% e cerca de 25% em peso de resina epóxi.
[049] O epóxi pode ser alifático, cicloalifático ou aromático. O epóxi pode ser fornecido como um sólido (por exemplo, como pelotas, porções, pedaços ou semelhante) ou um líquido (por exemplo, uma resina epóxi) ou ambos. Como usado aqui, uma resina é considerada uma resina sólida se for sólida a uma temperatura de 23°C e é considerada uma resina líquida se for um líquido a 23°C. A presença da resina epóxi aumenta a adesão, as propriedades de fluxo ou ambos do adesivo e/ou selante. Uma resina epóxi exemplar pode ser uma resina fenólica, que pode ser um tipo novalac ou outro tipo de resina. Por exemplo, a resina bisfenol A, a resina bisfenol F, uma combinação das mesmas ou semelhante pode ser empregada. Além disso, várias misturas de várias resinas epóxi diferentes podem ser empregadas. Exemplos de resinas epóxi adequadas são vendidas sob o nome comercial DER® (por exemplo, DER 331, DER 661, DER 662), comercialmente disponível na Dow Chemical Company, Midland, Mich.
[050] Resinas epóxi líquidas podem ser utilizadas. Tais resinas podem ser utilizadas para reduzir a viscosidade geral do adesivo ou selante. Resinas epóxi líquidas que podem ser usadas normalmente podem ter uma viscosidade a uma temperatura de 23°C de pelo menos cerca de 5.000 cps, pelo menos cerca de 8.000 cps ou pelo menos cerca de
11.000 cps, mas pode ser menor que cerca de 30.000 cps, menos de cerca de 22.000 cps ou menos de cerca de 15.000 cps, embora valores mais altos e mais baixos também possam ser possíveis, a menos que indicado de outra forma. A resina epóxi líquida pode ter um peso equivalente de epóxi de pelo menos cerca de 80 g/eq, pelo menos cerca de 150 g/eq ou pelo menos cerca de 185 g/eq, mas pode ser menor que cerca de 300 g/eq, menos de cerca de 220 g/eq ou menos de cerca de 195 g/eq, embora valores mais altos e mais baixos também possam ser possíveis, a menos que indicado de outra forma. A resina epóxi líquida pode incluir éteres diglicidílicos que podem ser à base de fenol aromático (bisfenol A ou F) e são vendidos sob o nome comercial DER 331, comercialmente disponível na Dow Chemical Company e EPON 828 e EPON 863, comercialmente disponíveis na Hexion Specialty Chemicals.
[051] As resinas epóxi usadas aqui são tais que o adesivo formulado e o selante podem ser secos ao toque à temperatura ambiente.
[052] Vários polímeros adicionais podem ser incorporados ao material adesivo e/ou selante, por exemplo, por copolimerização, por mistura ou outra forma. Por exemplo, sem limitação, outros polímeros que podem ser apropriadamente incorporados no material selante incluem polímeros halogenados, policarbonatos, policetonas, uretanos, poliésteres, silanos, sulfonas, alilos, olefinas, estirenos, acetatos, acetatos de vinil etileno, acrilatos, metacrilatos, epóxis, silicones, fenólicos, borrachas, óxidos de polifenileno, tereftalatos ou misturas dos mesmos. Outros materiais poliméricos potenciais podem ser ou podem incluir, sem limitação, polietileno, polipropileno,
poliestireno, poliolefina, poliacrilato, poli(óxido de etileno), poli(etilenoimina), poliéster, poliuretano, polissiloxano, poliéter, polifosfazina, poliamida, poliimida, poliisobutileno, poliacrilonitrila, poli(cloreto de vinila), poli(metilmetacrilato), poli(acetato de vinila), poli(cloreto de vinilideno), politetrafluoroetileno, poliisopreno, poliacrilamida, ácido poliacrílico, polimetacrilato e poliaceitais.
[053] O material adesivo e/ou selante também pode incluir um ou mais materiais para controlar as características reológicas do material selante sobre uma faixa de temperaturas (por exemplo, até cerca de 250°C ou superior). Qualquer modificador de reologia adequado divulgado na técnica pode ser usado e, assim, o modificador de reologia pode ser orgânico ou inorgânico, líquido ou sólido ou outra forma. O modificador de reologia pode ser um polímero e, mais preferencialmente, um baseado em um olefínico (por exemplo, um etileno, um butileno, um propileno ou semelhante), um estirênico (por exemplo, uma borracha contendo estireno-butadieno), um acrílico ou um ácido carboxílico insaturado ou seu éster (tais como acrilatos, metacrilatos ou misturas dos mesmos; por exemplo, polímero de etileno metil (EMA)) ou acetatos (por exemplo, EVA). O modificador de reologia pode ser fornecido em um estado geralmente homogêneo ou composto adequado com outros ingredientes. Também está contemplado que as várias argilas, minerais ou outros materiais discutidos em relação aos enchimentos abaixo podem ser empregados para modificar a reologia do material adesivo e/ou selante.
[054] O material adesivo e/ou selante pode incluir, cada um, um ou mais agentes de cura que auxiliam o material adesivo e/ou selante na cura por reticulação dos polímeros, resinas epóxi e outros ingredientes no material. A quantidade de agentes de cura ou aceleradores de agente de cura presentes no material adesivo e/ou selante pode variar de cerca de 0,001% em peso a cerca de 9% em peso, de cerca de 0,2% em peso a cerca de 6% em peso ou de cerca de 2% em peso a cerca de 6% em peso. Os materiais do agente de cura podem ser selecionados a partir de aminas alifáticas ou aromáticas ou seus respectivos adutos, amidoaminas, poliamidas, aminas cicloalifáticas, anidridos, poliésteres policarboxílicos, isocianatos, resinas à base de fenol (por exemplo, resinas fenol ou cresol novolak, copolímeros, tais como os de terpeno fenol, polivinil fenol ou copolímeros de bisfenol-A formaldeído, bishidroxifenil alcanos ou semelhante), di-
hidrazidas, sulfonamidas, diamino difenil sulfona, anidridos, mercaptanos, imidazois, ureias, aminas terciárias, complexos BF3 ou misturas dos mesmos. Os agentes de cura podem incluir poliaminas ou poliamidas modificadas e não modificadas, tais como trietilenotetramina, dietilenotriamina, tetraetilenopentamina, cianoguanidina, dicianodiamidas e semelhantes.
[055] Um acelerador para os agentes de cura (por exemplo, uma ureia modificada ou não modificada, tais como metileno difenil bis-ureia, um imidazol, amina bloqueada ou uma combinação dos mesmos) também pode ser fornecido para preparar o material adesivo e/ou selante.
[056] Os materiais adesivos e/ou selantes podem conter outros aditivos, tais como flexibilizadores, modificadores de impacto, enchimentos de polímeros ou copolímeros e outros aditivos promotores de alongamento.
[057] Voltando-se agora para as figuras, as FIGS. 1 e 2 ilustram vistas em perspectiva de um membro estrutural 10. O membro estrutural 10 inclui um portador 12 tendo uma ou mais paredes 30. O membro estrutural 10 inclui um membro secundário 14. O portador 12 inclui uma pluralidade de nervuras interligadas 16. O portador 12 e o membro secundário 14 incluem um ou mais orifícios de passagem 18.
[058] As FIGS. 3-5 ilustram vistas em perspectiva de um membro estrutural 10. O membro estrutural 10 inclui um portador 12. O portador 12 é sobremoldado em torno de um membro secundário 14 para que o membro secundário 14 seja pelo menos parcialmente encerrado pelo portador 12. O portador 12 inclui uma pluralidade de nervuras interligadas 16 que suportam o membro secundário 14 e aumentam a integridade estrutural do portador 12. As nervuras 16 estão posicionadas dentro de uma pluralidade de paredes 30 do portador 12. As paredes 30, as nervuras 16 ou ambas formam uma pluralidade de cavidades 20 tendo um recorte 26 que expõe o membro secundário 14. O portador 12 inclui ainda uma pluralidade de projeções 28 que se estendem a partir do portador 12. As projeções 28, o portador 12 ou ambos incluem uma pluralidade de orifícios de passagem 18 que se estendem através do portador 12 que são configurados para receber um ou mais fixadores secundários, tais como um parafuso (não mostrado). Cada orifício de passagem 18 é reforçado com um membro de reforço 22 posicionado dentro de um canal do orifício de passagem 18. Uma pluralidade de fixadores 24, mostrada como clipes do tipo alfinete, estão localizadas ao longo do portador 12. Deve-se notar que, enquanto os clipes do tipo alfinete são ilustrados, qualquer fixador pode estar localizado ao longo do membro estrutural 10.
[059] O membro estrutural pode ser formado por uma combinação de etapas de moldagem e etapas de pultrusão. O membro polimérico moldado pode ser formado por uma etapa de moldagem por injeção. O membro pultrudado pode ser pultrudado seguido pelo membro polimérico moldado sendo sobremoldado no membro pultrudado. Qualquer material adesivo pode ser aplicado ao membro estrutural por um segundo processo de moldagem (por exemplo, um processo de moldagem de dois disparos) pelo qual o material adesivo é moldado no membro estrutural.
[060] A menos que indicado o contrário, as dimensões e geometrias das várias estruturas aqui representadas não se destinam a ser restritivas à invenção e outras dimensões ou geometrias são possíveis. Os componentes estruturais plurais podem ser fornecidos por uma única estrutura integrada. Alternativamente, uma única estrutura integrada pode ser dividida em componentes plurais separados. Além disso, embora uma característica da presente invenção possa ter sido descrita no contexto de apenas uma das concretizações ilustradas, tal característica pode ser combinada com uma ou mais características de outras concretizações, para qualquer aplicação dada. Também será apreciado a partir do exposto que a fabricação das estruturas únicas aqui e a operação das mesmas também constituem métodos de acordo com a presente invenção.
[061] A menos que indicado o contrário, um ensinamento com o termo "cerca de" ou "aproximadamente" em combinação com uma quantidade numérica abrange um ensinamento da quantidade recitada, bem como aproximações dessa quantidade recitada. A título de exemplo, um ensinamento de "cerca de 100" abrange um ensinamento de 100 +/- 15.
[062] A concretização preferida da presente invenção foi divulgada. Um técnico no assunto perceberia, no entanto, que certas modificações viriam dentro dos ensinamentos desta invenção. Portanto, as seguintes reivindicações devem ser estudadas para determinar o verdadeiro escopo e conteúdo da invenção.
[063] As explicações e ilustrações apresentadas aqui destinam-se a familiarizar outros técnicos no assunto com a invenção, seus princípios e sua aplicação prática. Os técnicos no assunto podem adaptar e aplicar a invenção em suas numerosas formas, como pode ser mais adequado aos requisitos de um uso particular. Assim, as concretizações específicas da presente invenção como estabelecido não se destinam a ser exaustivas ou limitantes da invenção. O escopo da invenção deve, portanto, ser determinado não com referência à descrição acima, mas deve ser determinado com referência às reivindicações anexadas, juntamente com o escopo completo de equivalentes para as quais tais reivindicações têm direito. As divulgações de todos os artigos e referências, incluindo pedidos de patentes e publicações, são incorporadas por referência para todos os fins. Outras combinações também são possíveis, como será compilado a partir das seguintes reivindicações, que também são incorporadas aqui por referência a esta descrição escrita.

Claims (32)

  1. REIVINDICAÇÕES 1) Um membro estrutural (10), caracterizado pelo fato de que compreende: (i) um membro secundário (14) pultrudado, incluindo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; (ii) um portador (12) moldado sobremoldado em pelo menos uma da primeira e segunda superfícies do membro secundário (14) pultrudado, o portador (12) moldado, incluindo uma pluralidade de nervuras (16); em que o membro secundário (14) e o portador (12) são materiais diferentes.
  2. 2) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui um material adesivo localizado em pelo menos um do portador (12) e membro secundário (14).
  3. 3) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material adesivo é um material adesivo ativável.
  4. 4) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o membro secundário (14) inclui uma superfície de bandeja formada na primeira superfície, a superfície de bandeja sendo moldada para receber uma porção do portador (12).
  5. 5) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a segunda superfície do membro secundário (14) está substancialmente livre de qualquer contato direto com o portador (12).
  6. 6) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um ou mais do portador (12) ou membro secundário (14) inclui um ou mais orifícios de passagem (18).
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  7. 7) O membro estrutural (10), de acordo como qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de nervuras (16) forma uma ou mais cavidades (20).
  8. 8) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o portador (12) é sobremoldado para pelo menos parcialmente encapsular o membro secundário (14).
  9. 9) O membro estrutural (10), de acordo com as reivindicações 1 ou 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de nervuras (16) forma uma ou mais cavidades (20) e cada uma das uma ou mais cavidades (20) inclui um recorte que expõe o membro secundário (14).
  10. 10) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os recortes de uma ou mais cavidades (20) permitem a expansão do membro secundário (14) além do portador (12) após a ativação.
  11. 11) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os orifícios de passagem (18) cada um inclui um membro de reforço.
  12. 12) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural inclui uma ou mais projeções (28) que se estendem de uma ou mais paredes (30) do portador (12), uma ou mais superfícies do portador (12), ou ambas.
  13. 13) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mais um ou mais fixadores (24) formados integralmente.
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  14. 14) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um ou mais fixadores (24) formados integralmente são um fixador tipo pino de pressão.
  15. 15) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 6 ou reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um canal interno dos orifícios de passagem (18) está livre de contato com o membro secundário (14).
  16. 16) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que um ou mais orifícios de passagem (18) estão localizados em uma ou mais projeções (28).
  17. 17) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, caracterizado pelo fato de que as nervuras (16) incluem uma ou mais porções arqueadas, um ou mais segmentos lineares, ou ambos.
  18. 18) O membro estrutural (10), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os orifícios de passagem (18) se estendem por toda uma espessura do portador (12).
  19. 19) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o membro secundário (14) é um material expansível.
  20. 20) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural é configurado para anexar a uma transmissão de um veículo, um ou mais carris de um veículo, ou ambos.
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  21. 21) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o membro portador (12) compreende um material de poliamida.
  22. 22) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 21, caracterizado pelo fato de que o membro secundário (14) compreende um material de poliuretano.
  23. 23) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 22, caracterizado pelo fato de que inclui um material adesivo à base de epóxi.
  24. 24) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 23, caracterizado pelo fato de que o membro secundário (14) inclui uma ou mais estruturas para receber um material para formar o membro portador (12), de tal forma que as estruturas auxiliam na anexação do membro portador (12) ao membro secundário (14).
  25. 25) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 24, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural está localizado dentro de uma cavidade do veículo.
  26. 26) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 25, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural está localizado dentro de uma cavidade do veículo para reforçar a cavidade do veículo.
  27. 27) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 26, caracterizado pelo fato de que o membro estrutural está localizado dentro de uma cavidade do veículo para vedar a cavidade do veículo.
    55913, de 11/12/2020, pág. 30/132
  28. 28) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o material para formar o membro portador (12) é mais dúctil que um material para formar o membro secundário (14).
  29. 29) O membro estrutural (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o material para formar o membro portador (12) é menos dúctil que um material para formar o membro secundário (14).
  30. 30) Um método para formar um membro estrutural (10), caracterizado pelo fato de que compreende: - pultrudar um membro secundário (14); - localizar o membro secundário (14) em um molde; - sobremoldar um material de portador (12) no membro secundário (14); - opcionalmente sobremoldar ou extrudar um material adesivo em um ou mais do material secundário (14) e material de portador (12).
  31. 31) O método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que inclui formar uma ou mais aberturas no membro secundário (14) durante a etapa de pultrusão.
  32. 32) O método, de acordo com a reivindicação 30 ou reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que inclui formar uma ou mais aberturas no portador (12) durante a etapa de sobremoldagem.
    55913, de 11/12/2020, pág. 31/132
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