ES2714106T3 - Sistema de refuerzo estructural - Google Patents

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Vincent Belpaire
Dominique Mellano
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Abstract

Un sistema (20) de refuerzo estructural, que comprende: un portador (22) rígido; una inserción (30) asegurada de forma fija a dicho portador rígido (22); y un material de unión (40) dispuesto sobre al menos una porción de dicho portador rígido (22) o dicha inserción (30), de tal manera que dicho portador rígido (22) y dicha inserción (30) serán asegurados en su sitio después de que dicho material de unión (40) se expanda, donde dicho portador (22) rígido está formado a partir de un plástico, caraterizado por que dicha inserción (30) está formada a partir de una manta de fibra, y dicho material de unión (40) está formado a partir de al menos uno de un material expandible estructural, un material capaz de fluir, y un adhesivo estructural.

Description

DESCRIPCION
Sistema de refuerzo estructural
ANTECEDENTES
Coches, camiones, barcos, trenes y aviones a menudo incluyen bastidores con cavidades huecas. Las cavidades huecas son creadas a menudo en estos productos para reducir el peso total del producto, asi como para reducir los costes de material. Sin embargo, introducir cavidades huecas en un bastidor puede reducir la resistencia mecanica total del bastidor, y puede incrementar tambien el ruido y la vibracion en otras partes del vehiculo.
Para aliviar esto, asi como otros efectos negativos, las cavidades huecas incluyen a menudo refuerzos, que incluyen distintos materiales de union. Tales refuerzos pueden disminuir el ruido y la vibracion al tiempo que aumentan la rigidez estructural del producto, permitiendo por tanto reducciones significativas de peso y de coste de material. Los sistemas de refuerzo pueden incluir materiales de union, tal como una espuma expandible, que es aplicada a un portador rigido. La espuma se expande durante el proceso de fabricacion, asegurando el portador rigido en su sitio cuando la espuma contacta con las paredes de la cavidad hueca. Los sistemas de refuerzo pueden proporcionar refuerzo estructural adicional, asi como otros beneficios, a traves del uso de nuevas formas, materiales y configuraciones. El documento US 6’247’287 describe una estructura y un metodo para cerrar y reforzar miembros estructurales huecos, que incluyen dos miembros de refuerzo con almohadillas deformables.
RESUMEN
Se han descrito distintas realizaciones de un sistema de refuerzo estructural. El sistema refuerza las cavidades huecas dentro de distintos productos para aumentar la rigidez estructural del producto. El sistema incluye generalmente un portador rigido, un material de union, y una insercion. El portador rigido proporciona el refuerzo estructural principal dentro de la cavidad, y tambien sirve como un sustrato para soportar el material de union. La insercion esta prevista para aumentar la rigidez estructural del sistema de refuerzo. Adicionalmente, el sistema puede ser configurado para abordar especificamente un escenario particular aumentando la rigidez estructural de un producto en una ubicacion especifica y abordar una direccion de carga particular.
La invencion se define por las reivindicaciones 1 y 10.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La fig. 1 es una vista en perspectiva de un bastidor de automovil que tiene multiples cavidades.
La fig. 2 es una vista en perspectiva de un sistema de refuerzo estructural.
La fig. 3 es una vista en seccion del sistema de refuerzo estructural de la fig. 2 tomada a lo largo de la linea 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4A es una vista lateral de un sistema de refuerzo estructural dispuesto en una cavidad.
La fig. 4B es una vista superior del sistema de refuerzo estructural de la fig. 4A.
La fig. 5A es una vista lateral de otro sistema de refuerzo estructural en una cavidad horizontal.
La fig. 5B es una vista superior del sistema de refuerzo estructural de la fig. 5A.
La fig. 6A es una vista lateral de aun otro sistema de refuerzo estructural en una cavidad horizontal.
La fig. 6B es una vista superior del sistema de refuerzo estructural de la fig. 6A.
Las figs. 7-11 son vistas en corte de sistemas de refuerzo estructural de distintas configuraciones dispuestas en una cavidad.
La fig. 12 es una vista lateral de un sistema de refuerzo estructural dispuesto en una porcion acodada de un nodo. La fig. 13 es una vista en perspectiva de otro sistema de refuerzo estructural que incluye un sujetador.
La fig. 14 es una vista en perspectiva en primer plano de la porcion inferior del sistema de refuerzo estructural mostrado en la fig. 13.
DESCRIPCION DETALLADA
La fig. 1 ilustra un bastidor de vehiculo 10 que incluye muchas cavidades que pueden ser reforzadas utilizando el sistema de refuerzo estructural descrito. Tales cavidades pueden ser de cualquier tamano, forma, u orientacion, y pueden estar formadas de cualquier material, incluyendo distintos metales, compuestos, y/o plasticos. Por ejemplo, cavidades que se pueden reforzar potencialmente dentro del bastidor del vehiculo 10 pueden ser encontradas dentro de distintas partes del bastidor, incluyendo los pilares A 12, los pilares B 14, un balancin 16, y carriles del bastidor 18. Aplicaciones adicionales incluyen los pilares C, los pilares D, carriles de techo, vigas transversales, etc. Generalmente, la rigidez estructural del bastidor del vehiculo 10 puede ser muy mejorada reforzando tales cavidades huecas dentro del bastidor del vehiculo 10. Por supuesto, el sistema de refuerzo estructural descrito puede ser utilizado tambien en otros productos para aumentar la rigidez estructural del producto, y no esta limitado a cavidades huecas dentro de un bastidor de vehiculo.
La fig. 2 es una vista en perspectiva de un sistema 20 de refuerzo estructural para reforzar una cabida dentro del bastidor del vehiculo 10. Una cavidad puede estar ubicada en cualquier parte de un producto, tal como dentro de distintas ubicaciones del bastidor del vehiculo 10. Tipicamente, el sistema 20 sera disenado para una cavidad especifica, tal como dentro de los pilares A 12, pero el sistema 20 puede ser disenado tambien de forma generica para ajustarse a cavidades de diferentes dimensiones. El sistema 20 puede ser disenado para ajustarse a una porcion de una cavidad, o puede ser disenado para ajustarse o llenar una cavidad completa. El sistema 20 es tipicamente un conjunto portatil que puede ser colocado dentro de una cavidad durante el proceso de fabricacion. Como se ha descrito en detalle a continuacion, el sistema 20 incluye generalmente un portador rigido 22, una insercion 30, y un material de union 40. Por supuesto, el sistema 20 puede incluir tambien uno o mas sujetadores quimicos o mecanicos o cualquier otro elemento que pueda mejorar o adaptar a medida el sistema 20 a una aplicacion particular.
El portador 22 es usualmente una estructura rigida que proporciona refuerzo estructural dentro de una cavidad, y proporciona una base el sustrato para el material de union 40. El portador 22 puede estar formado de un material singular, o puede estar formado como componentes separados que son sujetados juntos. El portador 22 puede estar hecho de cualquier numero de materiales diferentes, incluyendo distintos metales, plasticos, compuestos, y similares, incluyendo distintas poliamidas. Por supuesto, el material o materiales particulares pueden depender tambien de la aplicacion particular, ya que ciertas elecciones de diseno pueden estar basadas en el peso, la resistencia mecanica y la capacidad para formar el material en una forma o configuracion particular. El portador 22 puede estar formado en una variedad de formas y configuraciones, incluyendo porciones que son cilindricas, rectangulares, contorneadas, inclinadas, dobladas, curvadas, y/o planas, incluyendo cualquier numero de combinaciones de forma disenadas para ajustarse dentro de una cavidad.
Como se ha mostrado en la fig. 2, el portador 22 incluye una pluralidad de nervios que estan espaciados uniformemente, y conectados tipicamente por una o mas paredes perpendiculares. Por ejemplo, como se ha mostrado en la fig. 2, el portador 22 incluye una pluralidad de nervios longitudinales 24 que estan interconectados a una pluralidad de nervios transversales 26. Por supuesto, el portador 22 puede ser configurado para incluir cualquier numero, forma, y configuracion de nervios. Generalmente, cada nervio incluye caras verticales expuestas, y caras horizontales expuestas posicionadas en estrecha proximidad a una pared de la cavidad. Tipicamente, un material de union 40 esta dispuesto sobre una superficie exterior del portador 22, tal como las superficies exteriores de los nervios 24, 26. El grosor y espaciamiento de los nervios 24, 26 puede variar sustancialmente dependiendo de una aplicacion particular. Sin embargo, los nervios 24, 26 pueden ser de entre 2 y 8 mm de grosor, y pueden estar separados entre 20 y 40 mm. Por supuesto, tales elecciones de diseno pueden ser influenciadas por requisitos de rendimiento de una aplicacion particular. Los nervios transversales 24 son cargados tipicamente a compresion para reducir la posibilidad de que una cavidad se deforme mas alla de un limite aceptable en la direccion principal de una carga o en un area local de la seccion. Los nervios longitudinales 26 son cargados tipicamente a traccion. Adicionalmente, como se ha mostrado en la fig. 2, los nervios 24, 26 del portador 22 son configurados para proporcionar una pluralidad de rebajes 28 que pueden ser utilizados tambien para alojar el material de union 40.
El material de union 40 puede ser espuma expandible, una espuma estructural, un adhesivo, un adhesivo estructural, un material capaz de fluir, o alguna combinacion de los mismos que unen el portador 22 a una pared de la cavidad. Generalmente, el material de union 40 esta dispuesto sobre el portador 22, uniendo el portador 22 a una pared de la cavidad despues de someterse a un proceso de activacion. El portador 22 mantiene tipicamente el material y union 40 en un area de sujecion, de tal modo que el rebaje 28 que puede ser formado en las intersecciones de los nervios 24, 26. El material de union 40 puede ser mantenido en el rebaje 28 utilizando cualquier metodo disponible, incluyendo sujetadores quimicos o mecanicos, tales como pegamento, adhesivos, o pinzas mecanicas. El portador 22 incluye generalmente al menos un rebaje 28 para acomodar el material de union 40. Como se ha mostrado en la fig. 2, el portador 22 incluye multiples rebajes 28 que estan espaciados periodicamente a traves del portador 22, e incluye una porcion del material de union 40 dispuesta dentro, y que sobresale mas alla, del rebaje 28. Sin embargo, el material de union 40 puede estar dispuesto sobre cualquier superficie del portador 22 de tal manera que despues de la activacion, el material de union 40 puede asegurar el portador 22 en su sitio dentro de una cavidad, y proporciona tipicamente un refuerzo estructural adicional. Generalmente, cuando el material de union 40 es un material expandible o un material capaz de fluir, el portador 22 es configurado tipicamente con una pluralidad de rebajes 28. Sin embargo, cuando el material de union 40 es un adhesivo estructural, el portador 22 es configurado tipicamente con una o mas superficie sustancialmente planas externas/exteriores para unir al adhesivo estructural.
Tipicamente, el portador 22 estara hecho de un material plastico o compuesto que es facilmente formable a una amplia variedad de formas. Generalmente, formar el portador 22 de plastico asegura que una cavidad puede ser reforzada al tiempo que se reduce tambien el peso total del producto. Adicionalmente, los plasticos pueden ser formados en formas complejas en 3D que pueden proporcionar un refuerzo estructural mejorado a traves de formas y disenos novedosos. Sin embargo, tales materiales proporcionan tipicamente menos refuerzo estructural que los metales, tales como hierro o acero. Los metales, por otro lado, son mas pesados y mas dificiles de formar en formas complejas en 3D, pero tipicamente proporcionan mas refuerzo estructural que los plasticos o compuestos. Asi, el sistema 20 puede proporcionar un refuerzo mejorado de una cavidad al tiempo que permanece ligero de peso y facilmente formable incluyendo una o mas inserciones de metal 30 en distintas configuraciones, como se ha descrito en detalle a continuacion.
Como se ha ilustrado ademas en la fig. 2, el sistema 20 incluye tambien una insercion 30. La insercion 30, como se ha ilustrado en la fig. 2, es una placa sustancialmente plana, alargada que esta dispuesta dentro del portador 22. La insercion 30 puede ser hecha de un metal, mientras el portador 22 puede ser hecho de un plastico rigido que es sobremoldeado alrededor de la insercion 30. Como se ha ilustrado en la fig. 2, la insercion 30 esta dispuesta longitudinal o transversalmente cerca de una pared de la cavidad opuesta a una aplicacion de carga, tipicamente donde el sistema sera sometido a cargas de traccion. En tal configuracion, el sistema 20 se beneficia del refuerzo estructural incrementado de un metal, al tiempo que simultaneamente se beneficia del peso reducido y de la capacidad para formar formas complejas en 3D de un plastico. La insercion 30 puede ser ubicada en cualquier orientacion y conformada o formada de tal manera que el sistema 20 puede reforzar una cavidad de cualquier forma y tamano. Adicionalmente, la insercion 30 puede proporcionar refuerzo estructural adicional en un area localizada particular y orientacion con el fin de abordar un requisito especifico. Por ejemplo, los datos de ensayo pueden mostrar que una cavidad se deforma mas de una magnitud deseada cuando se somete a esfuerzos en cierta orientacion. Un sistema de refuerzo puede ser a continuacion aumentado con una insercion 30 en una ubicacion y orientacion especifica con el fin de abordar ese problema de deformacion particular. Como se ha descrito con mas detalle a continuacion, un sistema de refuerzo estructural puede ser aumentado con una o mas inserciones 30 estrategicamente ubicadas para abordar cuestiones de deformacion especifica o abordar requisitos particulares del cliente, al tiempo que minimiza la cantidad de peso anadido al producto total. La insercion 30 puede ser tambien una manta de fibra que puede proporcionar refuerzo estructural mejorado similar a un metal. Por ejemplo, una manta de fibra puede ser un estratificado termoformado hecho de termoplastico. Tal manta de fibra puede ser formada a traves de un proceso de sobre moldeo utilizando un plastico para formar una estructura hibrida ligera.
Cuando una fuerza es aplicada a una cavidad en forma de carril del bastidor de vehiculo 10, tal como los carriles del bastidor 18, el carril tiende a deformarse no solamente en una direccion transversal, sino que una seccion del carril puede deformarse mas alla de un limite aceptable en el area local que recibe la carga. Tal deformacion local puede afectar adversamente la integridad estructural de un carril completo. Tipicamente, tal carril puede ser reforzado utilizando un sistema de refuerzo estructural que incluye un portador 22 y un material de union 40. Aunque tal sistema de refuerzo puede aumentar la rigidez estructural del carril mientras esta en compresion, puede no aumentar necesariamente la rigidez estructural del carril mientras esta en traccion en la direccion normal de la carga. La insercion 30 puede ser incluida en el sistema 20 en una ubicacion y direccion que es susceptible de magnitudes inaceptables de deformacion. Como tal deformacion puede no estar limitada a un area de un carril, multiples sistemas 20 de refuerzo pueden ser utilizados para reforzar una longitud completa de un carril. Adicionalmente, un sistema 20 puede ser utilizado, en que el sistema 20 incluye multiples inserciones 30 que son aseguradas a un portador 22.
Generalmente, el sistema 20 incluye una insercion 30 que es una placa metalica de acero o aluminio que es a continuacion rodeada por el portador 22, que puede ser una estructura nervada de plastico. El sistema 20 puede incluir tambien una espuma expandible que une el portador 22 a una o mas de las paredes de cavidad. La insercion 30 puede ser una placa metalica sustancialmente plana, o podria estar formada, tal como en forma de "U", en forma de "S", o en forma de "W". Adicionalmente, incluyendo una insercion 30 hecha de metal, el sistema 20 puede ser soldado a continuacion a una cavidad metalica.
La fig. 3 es una vista en seccion del sistema de refuerzo estructural 20 tomada a lo largo de la linea 3-3 de la fig. 2. Como se ha mostrado en la fig. 3, el sistema 20 esta configurado de tal manera que el material de union 40 contacta tanto con una pared de la cavidad 19 como con el portador 22 despues de expansion, asegurando por tanto el portador 22 en su lugar al tiempo que proporciona tambien un refuerzo estructural adicional. Tipicamente, el material de union 40 y el portador 22 son configurados para mantener un espacio de pre-expansion entre el sistema 20 y las paredes de cavidad 19 antes de la activacion. Prever un espacio de pre-expansion permite a un fabricante aplicar revestimientos liquidos a paredes 42 dentro de una cavidad, tal como a traves de una inmersion o bano, y permite mayores tolerancias de montaje. Generalmente, el sistema 20 es configurado de tal manera que cuando el material de union 40 es activado, el material de union se expande y contacta tanto con el portador 22 como con una o mas de las paredes de cavidad 19. Despues del proceso de activacion, el material de union 40 cura, transitando a una fase sustancialmente solida. El material de union 40 puede ser una espuma estructural y por lo tanto proporcionar refuerzo estructural adicional dentro de la cavidad.
Antes de la activacion, el material de union 40 reposa en un estado sin expandir, posiblemente ocupando un rebaje 28 dentro del portador 22, o dispuesto sobre una superficie exterior del portador 22. Generalmente, el sistema 20 sera colocado en una cavidad dentro del bastidor del vehiculo 10 durante una etapa temprana del proceso de fabricacion del vehiculo. En una etapa posterior, el bastidor del vehiculo 10 sera sometido a un tratamiento por calor o proceso de coccion, tal como durante un proceso de pintado. Generalmente, el material de union 40 es un material activado por calor que puede expandirse para llenar cualquier espacio entre el portador 22 y las paredes 19 de la cavidad. Aunque la activacion tiene lugar generalmente aplicando calor, el material de union 40 podria ser activado tambien a traves de otros distintos procesos electricos o quimicos, incluyendo la utilizacion de microondas, ondas ultrasonicas, radiacion, corriente electrica, reacciones quimicas, etc.
Como se ha ilustrado en la fig. 3, el sistema 20 incluye la insercion 30 que puede ser configurada para acoplarse con las paredes 19 de la cavidad o ser asegurada dentro de ellas. Adicionalmente, la insercion 30 puede no contactar con las paredes de cavidad 19 directamente, sino simplemente ser incluida dentro del sistema 20. La insercion 30 puede ser integrada en el portador 22 de cualquier manera, incluyendo diferentes ubicaciones y orientaciones, dependiendo posiblemente de caracteristicas de rendimiento deseadas. El portador 22 puede ser una construccion de dos piezas donde dos mitades son fijadas cada una sujeta a la insercion 30 utilizando pegamento, adhesivo, o un sujetador mecanico. Adicionalmente, el portador 22 podria ser sobremoldeado sobre y alrededor de la insercion 30. La insercion 30 puede incluir una pluralidad de agujeros 32 que permiten que la insercion 30 sea formada integralmente con el portador 22. Por ejemplo, la insercion 30 puede ser colocada dentro de un molde de plastico que esta configurado para formar el portador 22. Unos agujeros 32 permitirian a continuacion que el plastico liquido fluya a traves de los agujeros 32 de tal manera que el portador 22 seria formado y unido integralmente con la insercion 30. Despues de la formacion, el material de union 40 puede a continuacion ser anadido al portador 22 y/o la insercion 30.
Las figs. 4A y4B ilustran un ejemplo de un sistema 20 de refuerzo estructural que incluye una insercion 30. La fig. 4A es una vista lateral del sistema 20, que ilustra que el sistema 20 esta fijado a las paredes 19 de la cavidad a modo de insercion 30. Como se ha ilustrado en la fig. 4A, el portador 22 incluye una insercion 30 y un material de union 40. Como se ha ilustrado en las figs. 4A y 4B, la insercion 30 es una placa sustancialmente plana, singular, alargada dispuesta dentro del portador 22 que abarca una distancia entre las paredes 19 de la cavidad. En tal ejemplo, la insercion 30 puede ser fijada sobre la mayor parte de la longitud. Las paredes 19 de la cavidad pueden ser tambien cordones de soldadura dentro de una cavidad. La insercion 30 puede estar hecha de metal e incluir una pluralidad de puntos de soldadura 50 que pueden ser utilizados para asegurar el sistema 20 a las paredes 19 de la cavidad a traves de soldadura. Como se ha ilustrado en la fig. 4B, el sistema 20 incluye al menos dos depositos de material de union 40 dispuesto sobre el portador 22.
Las figs. 5A y 5B ilustran un ejemplo de un sistema 20 de refuerzo estructural que incluye una pluralidad de inserciones 30. La fig. 5A es una vista lateral del sistema 20, que ilustra que el sistema 20 incluye dos inserciones 30 que no estan en contacto entre si, en que cada insercion 30 es asegurada al portador 22. El sistema 20 esta fijado a las paredes 19 de la cavidad por medio de la insercion 30 en puntos de soldadura 50. Las inserciones 30 estan cada una dispuesta en extremidades opuestas del portador 22. Como se ha ilustrado por medio de las figs. 5A y 5B, cada insercion 30 es una tira alargada, sustancialmente plana que abarca una distancia entre las paredes 19 de la cavidad. En tal ejemplo, el sistema 20 incluye multiples inserciones 30 metalicas localizadas que estan aseguradas al portador 22. El sistema 20 incluye tambien al menos dos depositos de material de union 40 dispuestos sobre el portador 22.
Las figs. 6A y 6B ilustran otro ejemplo de un sistema 20 de refuerzo estructural que incluye una insercion 30. La fig.
6A es una vista lateral del sistema 20, que ilustra que el sistema 20 incluye una insercion 30 que es asegurada al portador 22. El sistema 20 es fijado de nuevo a las paredes 19 de la cavidad por medio de la insercion 30 en puntos de soldadura 50. Como se ha ilustrado por medio de las figs. 6A y 6B, la insercion 30 es una placa alargada, sustancialmente plana que esta formada en una configuracion en forma de "I". De nuevo, la insercion 30 abarca una distancia entre las paredes 19 de la cavidad. El sistema 20 incluye tambien al menos dos depositos de material de union 40 que estan dispuestos sobre el portador 22.
Un pilar, tal como los pilares A 12 y los pilares B 14, tiende generalmente a deformarse en una o mas areas cuando son sometidos a una carga. Reforzar un pilar puede ser conseguido utilizando el sistema 20. Para abordar mejor las tensiones aplicadas a los pilares, el sistema 20 puede incluir una insercion 30 hecha de metal colocada en la direccion longitudinal del pilar y que tiene una forma de seccion en "C", "U", o "W". Como se ha ilustrado antes, la insercion 30 puede estar dispuesta dentro el portador 22, donde el portador 22 incluye una agrupacion de nervios 24, 26. Los nervios 24, 26 pueden estar dispuestos normales a la insercion 30 tanto en una direccion transversal como longitudinal.
Las figs. 7-11 son vistas en corte de los sistemas 20 de refuerzo estructural de configuraciones variables dispuestos en una cavidad, tal como un pilar. Como se ha ilustrado en la fig. 7, el portador 22 del sistema 20 incluye una pluralidad de nervios transversales 26 que estan separados por dos nervios longitudinales 24. El sistema 20 incluye tambien una insercion 30, y un material de union 40. La insercion 30, como se ilustrado en la fig. 7, esta dispuesta dentro del portador 22 en una porcion de extremidad de los nervios longitudinales 24. La insercion 30 incluye porciones vueltas hacia arriba en extremidades opuestas con una seccion media sustancialmente plana. En un ejemplo, la insercion 30 es una lamina metalica con dos secciones vueltas hacia arriba en ambas extremidades, adaptandose sustancialmente por lo tanto a la forma de la cavidad. En otro ejemplo, la insercion 30 es una manta de fibra que esta conformada para adaptarse sustancialmente a la forma de la cavidad. El material de union 40 es a continuacion dispuesto sobre la insercion 30 de tal manera que el material de union 40 puede asegurar el sistema 20 dentro de una cavidad uniendo la insercion 30 a una pared de la cavidad 19 despues de activacion. En otro ejemplo, puede ser utilizado un adhesivo para reemplazar el material de union 40.
La fig. 8 ilustra otro ejemplo de un sistema 20 de refuerzo. Como se ha ilustrado en la fig. 8, el portador 22 incluye una pluralidad de nervios transversales 26 que estan separados por un nervio longitudinal 24 que tiene forma sustancialmente de "U" e incluye dos salientes con pestana adicionales en ambos lados. El sistema 20 incluye tambien una insercion 30, y un material de union 40. La insercion 30, como se ha ilustrado en la fig. 8, esta dispuesta dentro del portador 22 en una porcion de extremidad de los nervios longitudinales 24. La insercion 30 incluye porciones vueltas hacia arriba en extremidades opuestas con una seccion media sustancialmente plana. De nuevo, la insercion 30 puede ser una placa metalica formada, y puede ser tambien una manta de fibra formada. El material de union 40 es dispuesto a continuacion sobre la insercion 30 y las superficies exteriores del nervio 24 entre el portador 22 y las paredes 19 de la cavidad, rodeando sustancialmente por ello al portador 22 y a la insercion 30.
La fig. 9 ilustra otro ejemplo de un sistema 20 de refuerzo, donde el portador 22 incluye un nervio longitudinal 24 que tiene forma sustancialmente de "W". El sistema 20 incluye tambien una insercion 30, y un material de union 40. La insercion 30, como se ha ilustrado en la fig. 9, es dispuesta dentro del portador 22 en una seccion media del nervio 24, adaptandose sustancialmente a la forma del nervio 24. Sin embargo, la insercion 30 esta dispuesta a lo largo solamente de una seccion menor del nervio 24, cubriendo menos de la mitad del area del nervio 24. Como se ha ilustrado, la insercion 30 tiene forma sustancialmente de "U" y es dispuesta sobre una superficie exterior del nervio 24 entre el portador 22 y una pared de la cavidad 19. De nuevo, la insercion 30 puede ser una placa metalica formada, y puede ser tambien una manta de fibra formada. El material de union 40 esta dispuesto a continuacion en al menos tres ubicaciones. Por ejemplo, el material de union 40 es dispuesto sobre una seccion de la insercion 30, y sobre secciones del nervio 24 entre el portador 22 y las paredes 19 de la cavidad, rodeando parcialmente por ello al portador 22 y a la insercion 30.
La fig. 10 ilustra otro ejemplo de un sistema 20 de refuerzo, donde el portador 22 incluye un nervio longitudinal 24 que tiene forma sustancialmente de "W", similar a la de la fig. 9, donde las dos porciones de extremidad se extienden casi a la longitud de la seccion media. El sistema 20 incluye tambien una insercion 30, y un material de union 40. La insercion 30, como se ilustrado en la fig. 10, es dispuesta dentro del portador 22, en forma de "W, adaptandose sustancialmente a la forma del nervio 24. Como se ha mostrado en la fig. 10, la insercion 30 cubre una porcion sustancial del area del nervio 24. De nuevo, la insercion 30 puede ser una placa metalica formada, y tambien puede ser una manta de fibra formada. El material de union 40 es dispuesto de nuevo en al menos tres ubicaciones, en particular sobre una seccion de la insercion 30, y sobre secciones del nervio 24 entre el portador 22 y las paredes 19 de la cavidad.
La fig. 11 ilustra aun otro ejemplo de un sistema 20 de refuerzo, donde el portador 22 incluye un nervio longitudinal 24 que tiene tambien forma sustancialmente de "U". El sistema 20 incluye tambien al menos dos inserciones 30, y al menos tres porciones del material de union 40. Las inserciones 30, como se ha ilustrado en la fig. 11, tienen forma sustancialmente de "U" y estan configuradas en una orientacion opuesta a la del nervio 24. Las inserciones 30 son configuradas tambien para acoplarse con las porciones extendidas del nervio 24. Las inserciones 30 son aseguradas al nervio 24 de tal manera que un lado de cada insercion 30 en forma de "U" se extiende hacia fuera, lejos de una seccion interior del portador 22, y se extiende hacia una pared 19 de la cavidad, como se ha ilustrado en la fig. 11. Ademas, como se ha ilustrado en la fig. 11, las inserciones 30 cubren solamente una porcion menor del area del nervio 24. De nuevo, las inserciones 30 pueden ser una placa metalica formada, y pueden ser tambien una manta de fibra formada. El material de union 40 es dispuesto de nuevo en al menos tres ubicaciones, en particular sobre unas secciones de la insercion 30 entre las inserciones 30 y las paredes 19 de la cavidad, y sobre secciones del nervio 24 entre el portador 22 y las paredes 19 de la cavidad.
La fig. 12 ilustra una porcion acodada de un nodo dentro de un bastidor de vehiculo. Un nodo sometido a una carga, tal como el pilar A 12 que recibe una carga frontal, tiende a girar alrededor de los ejes y y z, donde el eje y es un eje transversal del vehiculo, y el eje z es un eje vertical del vehiculo. Para reducir o impedir tal rotacion indeseada, el sistema 20 de refuerzo estructural puede ser insertado en una porcion acodada del nodo, como se ha ilustrado en la fig. 12. El sistema 20 puede incluir una insercion 30 sustancialmente plana. Adicionalmente, la insercion 30 puede tener forma de "L", "U", o "S". Ademas, la insercion 30 podria ser prevista fuera del eje para proporcionar estabilidad adicional e impedir tal rotacion indeseada.
Como se ha mostrado en la fig. 12, el sistema 20 incluye una insercion 30 que esta dispuesta dentro de un portador 22 en forma de "L". El portador 22 incluye una pluralidad de nervios 24 longitudinales que estan interconectados con una pluralidad de nervios 26 transversales. Por supuesto, el portador 22 puede ser configurado para incluir cualquier numero, forma, y configuracion de nervios que se adaptan a la cavidad. El sistema 20 incluye una insercion 30 en forma sustancialmente de "L" que incluye extensiones en extremidades opuestas para soldadura y fijacion a las paredes 19 de la cavidad. La insercion 30 incluye tambien una deformacion longitudinal en el area media para incrementar la rigidez local. Las extensiones de la insercion 30 abarcan tanto la anchura de la cavidad como pueden ser aseguradas a las paredes 19 de la cavidad en los puntos 50 de soldadura. La deformacion longitudinal de la insercion 30 puede ser una formacion ondulada o en forma sustancialmente de "S" que se extiende de manera diagonal a traves de una porcion acodada del portador 22 dentro de la cavidad, extendiendose por lo tanto en ambas porciones vertical y horizontal de la cavidad, como se ha ilustrado en la fig. 12. El portador 22 podria ser sobremoldeado sobre la insercion 30, o podria ser fijado mecanicamente a ambos lados de la insercion 30 utilizando pegamento, adhesivo o un sujetador mecanico.
La fig. 13 es una vista en perspectiva de otro sistema 20 de refuerzo estructural. Como se ilustrado en la fig. 13, el sistema 20 incluye un portador 22, una insercion 30 que se extiende mas alla de la longitud total del portador 22, y un material de union (no mostrado). Como se ha ilustrado, la insercion 30 puede incluir una o mas tuercas 60 que pueden ser utilizadas para asegurar el sistema 20 a una pared 19 de la cavidad, y pueden tambien ser utilizadas como un punto de fijacion para un elemento estructural adicional en el lado opuesto de la pared 19 de la cavidad. Por ejemplo, la tuerca 60 puede ser soldada a la insercion 30 y configurada para acoplarse con un perno correspondiente que puede asegurar un elemento estructural adicional en el lado opuesto de la pared 19 de la cavidad. Los elementos estructurales tipicos pueden incluir bisagras de puerta, cerraduras de puerta, sujeciones del cinturon de seguridad, etc. Por supuesto, otros tipos de sujetadores podrian ser utilizados tambien tales como tornillos, tuercas y pernos, ganchos, pasadores, etc. Adicionalmente, la insercion 30 puede incluir una extension 62 que esta configurada para acoplarse con una ranura correspondiente dentro de una cavidad, facilitando por lo tanto la facil manipulacion y colocacion del sistema 20 dentro de una cavidad. Una extension puede ser una extension metalica con pestanas que esta configurada para acoplarse con una ranura correspondiente, como se ha ilustrado ademas en la fig. 14. Adicionalmente, como se ha ilustrado en la fig. 14, la insercion 30 puede ser asegurada al portador 22 utilizando las guias 64. Las guias 64 pueden ser porciones integrales del portador 22 que pueden ser utilizadas para mantener la insercion 30 en su sitio utilizando fuerzas de friccion, tales como los pequenos salientes ilustrados en la fig. 14.
En ciertas configuraciones, puede ser deseable mantener una capa de aislamiento entre la insercion 30 y una pared 19 de la cavidad. Por ejemplo, cuando la pared 19 de la cavidad esta hecha de aluminio y la insercion 30 esta hecha de acero, puede ocurrir corrosion donde los metales hacen contacto entre ellos, comunmente conocido como un "efecto de pila". Como se ha descrito anteriormente, en tal escenario donde puede ser deseable prever una capa tampon o de aislamiento entre dos elementos, el sistema 20 puede ser configurado con una capa de plastico sobremoldeado, material de union 40, o un adhesivo. Como se apreciara, tal configuracion puede limitar la cantidad de metal en contacto metalico.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (20) de refuerzo estructural, que comprende:
un portador (22) rigido;
una insercion (30) asegurada de forma fija a dicho portador rigido (22); y
un material de union (40) dispuesto sobre al menos una porcion de dicho portador rigido (22) o dicha insercion (30), de tal manera que dicho portador rigido (22) y dicha insercion (30) seran asegurados en su sitio despues de que dicho material de union (40) se expanda,
donde dicho portador (22) rigido esta formado a partir de un plastico, caraterizado por que dicha insercion (30) esta formada a partir de una manta de fibra, y dicho material de union (40) esta formado a partir de al menos uno de un material expandible estructural, un material capaz de fluir, y un adhesivo estructural.
2. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 1, donde dicho portador rigido (22) incluye una pluralidad de nervios longitudinales (24) que estan interconectados a una pluralidad de nervios transversales (26).
3. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 1, en donde dicha insercion (30) es una placa sustancialmente rectangular, una configuracion en forma sustancialmente de "L", una configuracion en forma sustancialmente de "U", una configuracion en forma sustancialmente de "S", o una configuracion en forma sustancialmente de "W".
4. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 1, que comprende ademas una segunda insercion (30), en donde dichas inserciones (30) no estan en contacto directo entre si, cada una de dichas inserciones (30) esta formada integramente dentro de dicho portador rigido (22), cada una de dichas inserciones (30) estan dispuestas en extremidades opuestas de dicho portador rigido (22), y en donde cada una de dichas inserciones (30) estan formadas como tiras alargadas, sustancialmente planas.
5. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 2, en donde dicha insercion (30) esta dispuesta dentro de dicho portador rigido (22) en una porcion de extremidad de los nervios (24) longitudinales de tal manera que dicha insercion (30) estara ubicada muy cerca de una pared (19) de la cavidad cuando es colocada dentro de una cavidad.
6. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 2, en donde dicho nervio longitudinal (24) tiene forma sustancialmente de "W", y dicha insercion (30) tiene forma sustancialmente de "U" y esta dispuesta dentro de dicho portador (22) en una seccion media de dicho nervio (24) longitudinal, en donde dicha insercion (30) se adapta sustancialmente a la forma de dicho nervio (24) longitudinal.
7. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 2, en donde dicho material de union (40) dispuesto sobre dicha insercion (30) y sobre superficies exteriores de dicho nervio longitudinal (24), de tal manera que dicho material de union (40) estara ubicado entre dicho portador rigido (22) y las paredes (19) de la cavidad cuando es colocado dentro de una cavidad.
8. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion 2, que comprende ademas una segunda insercion (30), en donde dicho nervio (24) longitudinal tiene forma sustancialmente de "U", y dichas inserciones (30) tienen tambien forma sustancialmente de "U" en una orientacion opuesta a la orientacion de dicho nervio (24) longitudinal en forma de "U" de tal manera que un lado de cada insercion (30) en forma de "U" se extiende lejos de una seccion interior de dicho portador rigido (22), y se extendera hacia una pared (19) de la cavidad cuando es colocado dentro de la cavidad.
9. El sistema (20) de refuerzo estructural de la reivindicacion, que comprende ademas al menos una de una tuerca (60) y una extension (62), en donde dicha tuerca (60) puede servir como un punto de fijacion para un elemento estructural adicional en el lado opuesto de la pared (19) de la cavidad, y dicha extension (62) esta formada integralmente con dicha insercion (30) y configurada para acoplarse con una ranura correspondiente formada en una pared (19) de la cavidad.
10. Un metodo de refuerzo de una cavidad, que comprende:
identificar una porcion de la cavidad fase reforzada;
identificar una direccion de carga para establecer un refuerzo estructural adicional;
seleccionar una ubicacion y una orientacion de una insercion (30) dentro de dicha porcion de cavidad; asegurar dicha insercion (30) a un portador rigido (22) con el fin de reforzar dicha porcion de cavidad identificada, en donde dicha insercion (30) esta ubicada y orientada para proporcionar un refuerzo estructural adicional en respuesta a dicha direccion de carga identificada y
proporcionar un material de union (40) a dicha insercion (30) o a dicho portador rigido (22), donde dicho portador rigido (22) esta formado a partir de un plastico, dicha insercion (30) esta formada a partir de una manta de fibra, y dicho material de union (40) esta formada a partir de al menos uno de un material expandible estructural, un material capaz de fluir, y un adhesivo estructural.
11. El metodo de la reivindicacion 10, que comprende ademas formar dicho portador rigido (22) para incluir una pluralidad de nervios (24) longitudinales que estan interconectados con una pluralidad de nervios (26) transversales.
12. El metodo de la reivindicacion 10, que comprende ademas formar dicha insercion (30) a una placa sustancialmente rectangular, una configuracion en forma sustancialmente de "L", una configuracion en forma sustancialmente de "U", una configuracion en forma sustancialmente de "S", o una configuracion en forma sustancialmente de "W".
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