BR112021010834A2

BR112021010834A2 - Reforço estrutural

Info

Publication number: BR112021010834A2
Application number: BR112021010834-3A
Authority: BR
Inventors: Kyle Deachin; Eric White
Original assignee: Zephyros, Inc.
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-08-24
Also published as: CN113165698B; US11827277B2; EP3891048A1; WO2020117784A1; US20220089224A1; CN113165698A

Abstract

REFORÇO ESTRUTURAL. Um reforço estrutural compreendendo uma estrutura polimérica rígida com um eixo longitudinal e incluindo uma primeira porção tendo uma abertura para conectar a estrutura a uma superfície secundária e uma segunda porção incluindo um dispositivo de parada com uma extremidade que se estende além de qualquer outra superfície da estrutura, um dispositivo de fixação para posicionamento na abertura, e um adesivo associado a uma ou mais da primeira e segunda porção, em que pelo menos uma seção da segunda porção se encontra em um plano que está inclinado em relação a um plano no qual a primeira porção se encontra.

Description

REFORÇO ESTRUTURAL CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Os presentes ensinamentos se referem geralmente ao reforço de cavidades e, mais particularmente, ao reforço de cavidades de veículos usando reforços estruturais com materiais ativáveis associados (por exemplo, expansíveis) e estruturas de suporte moldadas integralmente.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em vários locais ao longo dos veículos de transporte, nos últimos anos observou-se o aumento do uso de reforços estruturais nos quais as cavidades dos veículos são comumente equipadas com reforços estruturais que auxiliam no controle de deformação causada por um impacto. Para algumas aplicações, tornou-se popular empregar uma estrutura de suporte em combinação com um material secundário, como um material adesivo expansível como parte do reforço. Ver, por exemplo, os documentos US 6932421; US 6921130; US 6920693; US 6890021; e US 6467834 todos incorporados por referência para todos os fins.

[003] As estruturas do capô automotivo exigem encostos de apoio (geralmente chamados de encostos de suspensão) ao longo das laterais do compartimento do motor. Esses encostos de suspensão são frequentemente montados em reforço estrutural. Este processo de montagem requer fixadores adicionais e etapas de montagem adicionais para fixar os encostos de suspensão ao reforço estrutural.

[004] Por conseguinte, seria desejável fornecer um reforço estrutural integrado e encosto de suspensão para eliminar a necessidade de fixadores adicionais para fixar o encosto de suspensão ao reforço e etapas adicionais de montagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Os presentes ensinamentos atendem a uma ou mais das necessidades acima pelos dispositivos aprimorados descritos na presente invenção.

[006] Em um aspecto, os presentes ensinamentos se referem a um reforço estrutural compreendendo uma estrutura polimérica rígida tendo um eixo longitudinal e incluindo uma primeira porção com uma abertura para conectar a estrutura a uma superfície secundária e uma segunda porção incluindo um dispositivo de parada com uma extremidade que se estende além de qualquer outra superfície da estrutura. O reforço estrutural pode incluir um dispositivo de fixação para posicionamento, na abertura, e um adesivo associado com uma ou mais da primeira e segunda porção. Pelo menos uma seção da segunda parte fica em um plano inclinado para um plano no qual a primeira parte se encontra.

[007] Um ou mais poços podem ser formados tanto na primeira porção como na segunda porção. Os poços podem ser formados por uma pluralidade de nervuras dispostas em uma direção que é substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal da estrutura polimérica rígida. O reforço pode ser adaptado para posicionamento em um veículo de modo que o dispositivo de parada entre em contato com uma estrutura metálica do veículo e o reforço restante esteja substancialmente livre de qualquer contato com a estrutura metálica do veículo. O adesivo pode ficar disposto em contato com o dispositivo de parada. O dispositivo de parada pode incluir uma porção de cobertura e uma porção de eixo e um diâmetro da porção de cobertura é maior do que um diâmetro da porção de eixo. O dispositivo de parada pode ser fixado de forma removível à segunda porção. O dispositivo de parada pode ser formado integralmente com a segunda porção. O dispositivo de parada pode ser ajustável. O dispositivo de parada pode ser fixado uma vez que esteja conectado à segunda porção.

[008] O adesivo pode ser ativado para formar espuma, curar ou qualquer combinação dos mesmos. Cada uma da primeira porção e da segunda porção pode incluir um ou mais poços formados por uma ou mais nervuras. O dispositivo de fixação pode ser formado separadamente da estrutura polimérica rígida. O dispositivo de fixação pode ser rosqueado. O dispositivo de fixação pode ser selecionado a partir de um grampo, um pino, um parafuso, uma solda, um fixador tipo árvore ou alguma combinação dos mesmos. O dispositivo de fixação pode se estender completamente através da superfície superior e da superfície inferior.

[009] A estrutura polimérica rígida pode incluir uma superfície superior e uma superfície inferior e a superfície inferior é substancialmente livre de quaisquer poços ou nervuras. A superfície inferior pode ser substancialmente plana. Uma ou mais da primeira porção e da segunda porção podem incluir uma parede curva. A primeira porção pode incluir uma parede curva e a segunda porção é substancialmente livre de quaisquer paredes curvas. O dispositivo de parada pode ser um suporte para um painel automotivo. O dispositivo de parada pode ser um suporte para uma estrutura de capô automotivo.

[010] Os dispositivos divulgados são projetados para reforçar uma seção do veículo ao mesmo tempo que incluem um dispositivo de parada integrado para evitar o contato indesejável entre as estruturas do veículo.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[011] A Figura 1 é uma vista de perfil lateral em perspectiva de um reforço ilustrativo de acordo com os presentes ensinamentos.

[012] A Figura 2 é uma vista inferior em perspectiva do reforço da Figura 1.

[013] A Figura 3 é uma vista superior em perspectiva do reforço da Figura 1.

[014] A Figura 4 é uma vista inferior em perspectiva do reforço da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[015] Os presentes ensinamentos atendem a uma ou mais das necessidades acima pelos dispositivos e métodos aprimorados aqui descritos. As explicações e ilustrações apresentadas têm a intenção de familiarizar outros versados na técnica com os ensinamentos, seus princípios e sua aplicação prática. Os versados na técnica podem adaptar e aplicar os ensinamentos em suas numerosas formas, como podem ser mais adequados para os requisitos de um uso específico. Consequentemente, as modalidades específicas dos ensinamentos presentes, conforme estabelecido, não se destinam a ser exaustivas ou limitativas dos ensinamentos. O escopo dos ensinamentos deve, portanto, ser determinado não com referência à descrição acima, mas em vez disso, deve ser determinado com referência às reivindicações anexas,

juntamente com o escopo completo de equivalentes aos 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 por meio deste por referência a esta descrição.

[016] Este pedido reivindica o benefício da data de prioridade do pedido provisório US 62/774,578, depositado em 3 de dezembro de 2018, o conteúdo desse pedido sendo incorporado por referência para todos os fins.

[017] Os ensinamentos apresentados aqui contemplam uma abordagem única para fornecer um dispositivo de reforço estrutural integrado e encosto de suspensão, de modo que os fixadores adicionais não sejam necessários. O uso de fixadores apresenta o risco de que em algum ponto os fixadores possam falhar. Como resultado, um dispositivo que evite a necessidade de fixadores adicionais é desejável.

[018] O dispositivo de reforço integrado inclui uma estrutura polimérica rígida. A estrutura polimérica rígida pode ser formada por um material moldável ou extrudável, que pode ser qualquer material polimérico. A estrutura polimérica rígida que pode compreender um material de poliamida. A estrutura polimérica rígida pode ser formada por um processo de pultrusão. O material polimérico pode ser um material polimérico reforçado. Por exemplo, o material polimérico pode ser um material reforçado com fibra. As fibras podem ser selecionadas a partir de fibras tecidas ou fibras não tecidas. As fibras podem formar uma esteira de fibra. O material polimérico pode ser um poliuretano. O material polimérico pode ser um material termoendurecido. 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 material polimérico pode formar um compósito (por exemplo, em camadas).

[019] A estrutura polimérica rígida pode ser formada por um ou mais materiais diferentes. A estrutura polimérica rígida pode incluir uma seção moldada e uma seção pultrudada. A estrutura polimérica rígida pode incluir um primeiro material sobremoldado em torno de um segundo material. A estrutura polimérica rígida pode incluir uma seção pultrudada e um material sobremoldado em torno de pelo menos uma porção da seção pultrudada.

[020] Um adesivo opcional pode ser localizado em uma ou mais porções da estrutura polimérica rígida. O adesivo pode ser um adesivo ativável. O adesivo pode ser ativado para expandir, curar ou alguma combinação dos mesmos. O adesivo pode ser uma ou alguma combinação de um adesivo, material de reforço e/ou selante. O adesivo pode ser um material que sofre expansão e/ou cura após exposição a temperaturas entre cerca de 148,89°C a cerca de 204,44°C (cerca de 300°F a cerca de 400°F) (isto é, temperaturas tipicamente experimentadas em operações de pintura ou de revestimento automotivo). O adesivo pode ser um adesivo de cura à temperatura ambiente. O adesivo pode ser um adesivo de 2 partes que cura com o contato entre as duas partes ou após algum tempo de abertura desejado. O adesivo pode ser espumado (por exemplo, expandido) a um volume pelo menos 5% maior, pelo menos 50% maior, pelo menos 200% maior, pelo menos 1000% maior, pelo menos 2000% maior, pelo menos 5000% maior ou maior em relação ao volume original não expandido (por exemplo, estado verde). O adesivo pode estar substancialmente livre de qualquer formação de espuma.

[021] O material adesivo pode ser um material à base de epóxi, como os divulgados nas patentes US 5884960; US 6348513; US 6368438; US 6811864; US 7125461; US 7249415; e pedido de patente US 2004/0076831, aqui incorporados por referência para todos os fins.

[022] O dispositivo de reforço integrado aqui descrito pode ser formado com uma ou mais estruturas de poço. Uma ou mais estruturas de poço podem ser formadas por uma pluralidade de nervuras perpendiculares ao eixo longitudinal da peça. Uma ou mais estruturas de poço podem ser formadas por uma pluralidade de nervuras que passam paralelamente ao eixo longitudinal da peça. Uma ou mais estruturas de poço podem ser formadas por uma pluralidade de nervuras que correm tanto perpendicularmente quanto paralelamente ao eixo longitudinal da peça. Cada poço pode incluir uma parede de base disposta perpendicularmente a uma ou mais nervuras para formar um piso do poço. A peça pode incluir pelo menos dois poços, pelo menos três poços, pelo menos quatro poços ou mesmo pelo menos cinco poços. Um ou mais poços podem incluir o material adesivo. Um ou mais poços podem estar substancialmente livres de qualquer material adesivo.

[023] O dispositivo de reforço integrado pode incluir uma pluralidade de estruturas de nervuras. Mais especificamente, certas seções do dispositivo podem incluir nervuras em apenas uma única superfície (por exemplo, apenas na superfície superior ou apenas na superfície inferior). Certas partes do dispositivo podem ser substancialmente planas e substancialmente livres de quaisquer estruturas de nervuras. Como um exemplo, uma primeira superfície pode ser formada para incluir uma pluralidade de estruturas de nervuras, enquanto uma segunda superfície que se opõe substancialmente à primeira superfície pode ser plana e livre de quaisquer estruturas de nervuras. O dispositivo de reforço pode incluir pelo menos duas superfícies que são substancialmente livres de quaisquer estruturas de nervuras. O dispositivo de reforço pode incluir pelo menos três superfícies que são substancialmente livres de quaisquer estruturas de nervuras.

[024] O dispositivo de reforço pode ser conectado a ou mesmo formado integralmente com um componente secundário do veículo. O componente secundário pode ser uma estrutura de suporte. A estrutura de suporte pode suportar uma ou mais seções de painel do veículo. A estrutura de suporte pode suportar um painel de porta, um painel de capô, um painel de teto ou um painel de porta-malas. A estrutura de suporte pode ser um dispositivo de parada. A estrutura de suporte pode ser um dispositivo de encosto de suspensão.

[025] Também é possível que o material adesivo possa ser colocado apenas em superfícies selecionadas do dispositivo. Por exemplo, o material adesivo pode ser colocado na superfície superior ou inferior de uma parte do dispositivo. É possível que o material adesivo seja colocado nas superfícies das porções que não possuem nenhuma estrutura de nervura.

[026] O arranjo das nervuras, o posicionamento das estruturas de poço, o posicionamento do material adesivo ou alguma combinação dessas variáveis, fornece um dispositivo onde porções selecionadas do dispositivo são menos propensas a dobrar e/ou rachar. Como um exemplo, o posicionamento de uma estrutura de poço pode evitar que uma rachadura se desloque de uma primeira porção do dispositivo para uma segunda porção do dispositivo.

[027] O dispositivo de reforço integrado pode incluir um fixador para conectar o dispositivo a uma cavidade do veículo de modo que o dispositivo de parada entre em contato com uma estrutura secundária do veículo. O fixador pode ser qualquer dispositivo de fixação ou adesivo capaz de conectar o dispositivo de reforço integrado a uma estrutura de veículo. Pode ser um parafuso, um fixador tipo árvore, um fixador de ajuste por fricção, um pino ou alguma combinação dos mesmos. O fixador pode ser um adesivo que pode ser aplicado como um filme, uma pasta ou pode ser extrudado ou moldado no dispositivo de reforço.

[028] Também é possível que uma variedade de dispositivos de veículos existentes seja integrada a uma estrutura de reforço. Essa integração pode minimizar as etapas de instalação, minimizar a necessidade de fixadores adicionais e pode ajudar a estabilizar e/ou proteger o dispositivo do veículo contra danos durante qualquer acidente ou outro evento que poderia danificar um veículo. O dispositivo de reforço integrado pode incluir uma abertura para receber um dispositivo de veículo integrado. O dispositivo de veículo integrado pode ser moldado integralmente, extrudado ou pultrudado com a estrutura polimérica rígida.

[029] O dispositivo de parada pode incluir uma porção de cobertura e uma porção de eixo. A porção de cobertura pode apresentar um diâmetro que é pelo menos duas vezes maior, pelo menos três vezes maior ou mesmo pelo menos quatro vezes maior que o diâmetro da porção do eixo.

[030] Como mostrado, por exemplo, nas Figuras 1- 4, a estrutura de reforço 10 é mostrada tendo uma estrutura polimérica rígida 12 incluindo uma primeira porção 12a e uma segunda porção 12b. A segunda porção inclui um dispositivo de parada 14 incluindo uma porção de cobertura 16 e uma porção de eixo 18. Um dispositivo de fixação 20 está adaptado para fixar a estrutura de reforço a uma superfície secundária (não mostrada). A estrutura polimérica 12 inclui uma pluralidade de nervuras perpendiculares 22 que se encontram em uma direção perpendicular ao eixo longitudinal da estrutura polimérica 12 e uma pluralidade de nervuras paralelas 24 que se encontram em uma direção paralela ao eixo longitudinal da estrutura polimérica 12. Estas nervuras formam uma pluralidade de poços 26 ao longo da estrutura polimérica 12.

[031] A estrutura polimérica rígida 12 inclui uma primeira superfície substancialmente plana 28 que se opõe a uma superfície que inclui as nervuras perpendiculares e paralelas 22, 24. A estrutura rígida polimérica 12 inclui uma segunda superfície substancialmente plana 32 que se encontra em um arranjo substancialmente perpendicular com a primeira superfície plana 28. A estrutura polimérica rígida 12 inclui uma superfície curva 34 que se encontra em um arranjo substancialmente perpendicular com a primeira superfície plana 28.

[032] A estrutura polimérica rígida pode ser formada por uma etapa de moldagem por injeção. Um material adesivo pode ser aplicado à estrutura polimérica rígida por um segundo processo de moldagem (por exemplo, um processo de moldagem de duplo disparo) em que o material adesivo é moldado por injeção na estrutura de reforço de base. A estrutura polimérica rígida pode ser formada por uma etapa de extrusão ou pultrusão. O adesivo pode ser aplicado como parte de um processo de aplicação em linha. O adesivo pode ser extrudado na estrutura polimérica com um mini aplicador (mini dispositivo de extrusão).

[033] Salvo indicação em contrário, as dimensões e geometrias das várias estruturas representadas não se destinam a ser restritivas da 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 vários componentes separados. Além disso, embora uma característica da presente invenção possa ter sido descrita no contexto de apenas uma das características ilustradas, tal característica pode ser combinada com uma ou mais outras características de outras modalidades, para qualquer aplicação apresentada. Será também apreciado pelo exposto acima que a fabricação das estruturas únicas e a operação das mesmas também constituem métodos de acordo com a presente invenção.

[034] A modalidade preferida da presente invenção foi divulgada. Um versado na técnica perceberia, entretanto,

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.

[035] As explicações e ilustrações apresentadas neste documento destinam-se a familiarizar outros versados na técnica com a invenção, seus princípios e sua aplicação prática. Os versados na técnica podem adaptar e aplicar a invenção em suas numerosas formas, como pode ser mais adequado para os requisitos de um uso específico. Consequentemente, as modalidades específicas da presente invenção, conforme estabelecido, não se destinam a ser exaustivas ou limitativas da invenção. O escopo da invenção deve, portanto, ser determinado não com referência à descrição acima, mas em vez disso, deve ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos 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 por meio deste documento por referência a esta descrição.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. REFORÇO ESTRUTURAL, caracterizado por compreender: i) uma estrutura polimérica rígida tendo um eixo longitudinal e incluindo uma primeira porção com uma abertura para conectar a estrutura a uma superfície secundária e uma segunda porção incluindo um dispositivo de parada tendo uma extremidade que se estende além de qualquer outra superfície da estrutura; ii) um dispositivo de fixação para posicionamento na abertura; iii) um adesivo associado a uma ou mais da primeira e segunda porções; em que pelo menos uma seção da segunda porção se encontra em um plano que está inclinado em relação a um plano no qual a primeira porção se encontra.

2. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um ou mais poços formados na primeira porção e na segunda porção.

3. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos poços serem formados por uma pluralidade de nervuras dispostas em uma direção que é substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal da estrutura polimérica rígida.

4. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo reforço ser adaptado para posicionamento em um veículo de modo que o dispositivo de parada entre em contato com uma estrutura metálica do veículo e o reforço restante esteja substancialmente livre de qualquer contato com a estrutura metálica do veículo.

5. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo adesivo estar posicionado em contato com o dispositivo de parada.

6. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada incluir uma porção de cobertura e uma porção de eixo e um diâmetro da porção de tampa ser maior do que um diâmetro da porção de eixo.

7. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser fixado de forma removível à segunda porção.

8. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser formado integralmente com a segunda porção.

9. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser ajustável.

10. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser fixado uma vez que esteja conectado à segunda porção.

11. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo adesivo ser ativado para espumar, curar ou qualquer combinação dos mesmos.

12. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela primeira e segunda porções incluírem um ou mais poços formados por uma ou mais nervuras.

13. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de fixação ser formado separadamente da estrutura polimérica rígida.

14. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de fixação ser roscado.

15. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de fixação ser selecionado a partir de um grampo, um pino, um parafuso, uma solda, um fixador tipo árvore ou alguma combinação dos mesmos.

16. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela estrutura polimérica rígida incluir uma superfície superior e uma superfície inferior e a superfície inferior ser substancialmente livre de quaisquer poços ou nervuras.

17. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pela superfície inferior ser substancialmente plana.

18. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com a reivindicação 16 ou reivindicação 17, caracterizado pelo dispositivo de fixação se estender completamente através da superfície superior e da superfície inferior.

19. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma ou mais da primeira e da segunda porções incluírem uma parede curva.

20. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela primeira porção incluir uma parede curva e a segunda porção ser substancialmente livre de quaisquer paredes curvas.

21. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser um suporte para um painel automotivo.

22. REFORÇO ESTRUTURAL, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo dispositivo de parada ser um suporte para uma estrutura de capô automotivo.