MXPA03002821A

MXPA03002821A - Sistema de refuerzo estructural de hidroforma.

Info

Publication number: MXPA03002821A
Application number: MXPA03002821A
Authority: MX
Inventors: Michael J Czaplicki
Original assignee: L & L Products Inc; L&L Products Inc
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-07-14
Also published as: EP1324908B1; US6575526B2; PT1324908E; CA2424041A1; US6471285B1; DE60137244D1; ES2319616T3; US20030052516A1; ATE419166T1; EP1324908A1; AU2001293311A1; US20020125739A1; CA2424041C; US6523884B2; WO2002026551A1

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema que tiene un miembro estructural hidroformado de un vehiculo automotor y porciones para reforzar el miembro estructural hidroformado, dicho sistema estácaracterizado porque comprende:(a) un tubo hidroformado;(b) una primera porción que incluye un primero miembro y un material expansible moldeado sobre el primero miembro, la primera porción incluyendo también una superficie superior y la primera porción estando configurada para su inserción en el tubo hidroformado;y (c) una segunda porción que incluye un segundo miembro y un material expansible moldeado sobre el segundo miembro, la segunda porción estando configurada para ser unida a la superficie superior de la primera porción mientras estáen el tubo hidroformado;en donde (i) la primera porción se coloca dentro del tubo hidroformado, seguido esto por la colocación de la segunda porción dentro del tubo hidroformado;(ii) la primera porción se ajusta con la segunda porción como resultado de la colocación de la primera porción y la segunda porción en el tubo, inmovilizando asíla primera porción a la segunda porción juntas;y (iii) el material expansible de la primera porción y la segunda porción se expande para posiciones fijamente la primera porción y la segunda porción dentro del tubo hidroforma

Description

SISTEMA DE REFUERZO ESTRUCTURAL DE HIDROFORMA CAMPO DE LA INVENCION En términos generales, la presente invención se refiere a un sistema estructural de refuerzo para usar en el incremento de rigidez, resistencia o durabilidad de diferentes porciones de vehículos automotores o aeroespaciales. Más particularmente, la presente invención se refiere a formas cerradas estructurafmente reforzadas, tales como una estructura de hidroforma o riel de hidroforma, que utilizan un material expansible o espumable para entrecruzar, adherir estructuralmente y reforzar la forma cuando el material espumable se activa químicamente y se expande por calentamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Tradicionalmente se usan técnicas de forma cerrada o hidroformación para estirar y configurar tubos de metal. Las técnicas convencionales de hidroformación frecuentemente incluyen dos pasos: (1) poner los dobleces deseados en el tubo y (2) formar el tubo en la configuración deseada. El paso 2 de este procedimiento usualmente requiere colocar en un molde un miembro tubular que tiene un diámetro interior abierto, y comprimir los extremos del tubo hacia fuera. Entonces se inyecta un líquido a presión en el diámetro interior abierto, haciendo que el tubo se extienda y expanda hacia fuera contra el molde. Las ventajas de fabricación del proceso de hidroformación son que permite la formación de estructuras tubulares relativamente largas que tienen un perímetro sin costura. Este proceso elimina el costo de las operaciones de soldado, maquinación o fijación usados frecuentemente para configurar la parte en la forma deseada. Como resultado, una estructura de hidroforma o forma cerrada, muy frecuentemente tiene una relación alta de longitud a diámetro. Por ejemplo, una estructura de hidroforma puede tener una longitud que sobrepasa los 4.5 m y un diámetro que varía de aproximadamente 2 cm a más de 30 cm. Para este fin, una ventaja adicional del proceso de fabricación de una estructura de hidroforma es que puede sobrepasar la longitud de los otros miembros tubulares formados usando otros procesos, tales como barras de torsión o barras tubulares. Adicionalmente, el procesamiento de hidroformación crea formas estructurales complejas que incluyen típicamente dobleces y cambios de contorno. A menudo el número de dobleces y los cambios de contorno en una barra hidroformada son mayores y más complejos que los encontrados en barras de torsión u otras estructuras tubulares formadas usando diferentes técnicas. Las estructuras de hidroforma típicamente tienen un grosor de pared constante antes de la formación, y podrían desarrollar diferencias de resistencia en el sitio de dobleces o cambios de contorno, así como en ciertas localizaciones a lo largo de una sección tubular larga. Así, a menudo es deseable reforzar secciones de forma cerrada e hidroformas para mejorar su rigidez estructural, resistencia y durabilidad, particularmente en aplicaciones de vehículos automotores. Las formas tradicionales para reforzar las estructuras tubulares tales como hidroformas y otras formas cerradas incluyen deslizar un manguito de metal dentro del tubo y soldar el miembro de refuerzo en su lugar. Sin embargo, como la hidroforma frecuentemente incluye uno o más dobleces o uno o más cambios de contorno y/o diámetro, a menudo es difícil insertar el manguito en la hidroforma en la localización precisa de la porción débil. Otras técnicas incluyen reforzar la hidroforma desde el exterior soldando el manguito sobre el exterior de la hidroforma. Sin embargo, las hidroformas se usan frecuentemente en aplicaciones que tienen tolerancias muy cerradas, dando como resultado poco o nada de holgura para un miembro de refuerzo colocado externamente. Por consiguiente, los refuerzos exteriores frecuentemente no son tan efectivos como los refuerzos interiores. Adicionafmente, el peso del miembro tubular es crítico en muchas operaciones y se debe mantener tan bajo como sea posible. De esta manera, el uso de un manguito externo agrega peso indeseable al ensamble tubular. Aún más, la operación de soldado tiende a ser de intensa labor, tardada e inexacta, aumentando el costo de formación del miembro de hidroforma y produciendo partes que tienen fiabilidad cuestionable. Finalmente, estos pasos y operaciones adicionales de fabricación frecuentemente son pesados y difíciles de integrar en un proceso de fabricación final de vehículo, ya que sería necesario trabajo de herramientas adicional desarrollado por el fabricante, y sería necesario que el fabricante del vehículo dedicara y gastara recursos de la planta de ensamble, trabajo, mantenimiento y espacio. Por consiguiente, existe la necesidad en las operaciones industriales y de fabricación de un sistema, dispositivo y método para reforzar las áreas débiles de formas cerradas y otros tubos de hidroforma, sin aumentar significativamente el peso y la complejidad de la fabricación. En particular, existe la necesidad de reforzar una forma cerrada o hidroforma, que utilice una pluralidad de miembros o piezas para lograr refuerzo integrado dentro de la forma cerrada, puesto que el contorno o forma de los tubos típicos no permite la colocación de miembros de refuerzo de una sola pieza. A este respecto, la presente invención maneja y supera los inconvenientes encontrados en la técnica anterior, suministrando un sistema de refuerzo de piezas múltiples que tiene por lo menos dos miembros susceptibles de ser encajados juntos dentro de una hidroforma, que se pueden fijar entonces en posición mediante el uso de un tercer miembro que sirve como un miembro de traba, y colocando el sistema de refuerzo dentro de la hidroforma u otra forma cerrada. Sin embargo, el diseño de dos miembros para encajar también podría crear un mecanismo de traba. El refuerzo estructural de la hidroforma se obtiene medrante activación por calor de un material adhesivo dispuesto a lo largo de por lo menos dos de los miembros, dicho material típicamente se expandiría para hacer contacto con una superficie substrato, y al hacerlo así, adhiere estructuralmente los múltiples miembros uno a otro y a la hidrofbrma.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a métodos y sistemas para reforzar una forma cerrada o miembro de hidroforma. En una modalidad, el miembro de hidrofomna incluye un miembro estructural externo que tiene un diámetro interno abierto; y un material expansible o espuma estructural sostenida por el miembro estructural externo. El material expansible se extiende a lo largo de por lo menos una porción de la longitud del miembro estructural externo, y puede llenar por lo menos una porción de la longitud del diámetro interior. El material expansible es general y preferiblemente una resina epóxtca activada por calor que tiene características de espumación por activación mediante el uso del calor encontrado típicamente en una operación de electrorrevesttmiento u otra operación de pintura automotriz. Conforme se calienta la espuma, se expande, se entrecruza y se adhiere estructuralmente a superficies adyacentes. Los materiales de espuma estructurales preferidos están disponibles comercialmente de L&L Products, Inc. de Romeo, Michigan, bajo la designación L5204, L5206, L5207, L5208 o L5209. Hablando en general, estas aplicaciones de vehículo automotor pueden utilizar tecnología y procesos como los que se describen en las patentes de E.U.A. Nos. 4,922,596; 4,978,562; 5,124,186; y 5,884,960 y las solicitudes copendientes Nos. de serie 09/502,686, de los mismos apoderados, presentada el 11 de febrero de 2000; 09/524,961 , presentada el 14 de marzo de 2000; y particularmente 09/459,756, presentada el 10 de diciembre de 1999, todas las cuales se incorporan expresamente como referencia. El sistema emplea generalmente dos o más miembros adaptados para endurecer la estructura por reforzar y para ayudar a redirigir cargas aplicadas. En uso, los miembros se insertan en una forma cerrada, taf como un tubo hidroformado, con el material de unión activado por calor sirviendo como el medio de transferencia de carga y absorción potencial de energía. En una modalidad particularmente preferida, por lo menos dos de los miembros mixtos están compuestos de un vehículo de nylon moldeado por inyección, un polímero moldeado por inyección, o un metal moldeado (tal como aluminio, magnesio y titanio, una aleación derivada de los metales o una espuma metálica derivada de estos metales u otras espuma de metal), y están revestidos por lo menos parcialmente con un material de unión sobre por lo menos uno de sus lados, y en algunos casos sobre cuatro lados o más. Un medio de unión preferido es una resina epóxica tal como espuma estructural L5204, L5206, L5207, L5208 o L5209, disponible comercialmente de L&L Products, Inc., de Romeo, Michigan. Sin embargo, el tercer miembro que sirve para trabar y colocar los primeros dos miembros, también podría utilizar un material adhesivo a lo largo de su superficie externa. Además, se contempla que el miembro podría comprender nylon u otro material polimérico como se indica en la patente de E.U.A. No. 6,103,341, de estos mismos apoderados, incorporada aquí expresamente como referencia. Además, el miembro adaptado para endurecer la estructura por reforzar podría comprender un acero laminado en frío, estampado y formado, un acero de baja aleación de alta resistencia estampado y formado, un acero de plasticidad inducida por transformación (TR1P) estampado y formado, un acero laminado en frfo formado en rollo, un acero de baja aleación de alta resistencia formado en rollo, o un acero de plasticidad inducida por transformación (TRIP) formado en rollo. En esencia, cualquier material que sea considerado estructural se puede usar en conjunto con la espuma estructural. La elección del material estructural usado en conjunto con una espuma estructural u otro medio de unión, será dictada por requerimientos de rendimiento y economía de una aplicación específica. Materiales espumables o expansibles adicionales que se podrían utilizar en la presente invención, incluyen otros materiales que son adecuados como medios de unión o acústicos y que pueden ser espumas activadas por calor, que generalmente se activan y expanden para llenar una cavidad deseada u ocupar un espacio o función deseada cuando se exponen a las temperaturas encontradas típicamente en los hornos de curación de electrorrevestimiento automotor y otros hornos de operaciones de pintura. Aunque son posibles otros materiales activados por calor, un material activado por calor preferido es una formulación polimérica expansible o fluida, y preferiblemente una que se puede activar para espumarse, fluir, adherirse o cambiar de estado de alguna otra forma cuando se expone a la operación de calentamiento de una operación típica de pintura de ensamble automotor. Por ejemplo, sin limitación, en una modalidad, la espuma polimérica está basada en copolímero o terpolímero de etileno que puede poseer una affa-olefina. Como un copolímero o terpolímero, el polímero está compuesto de dos o tres monómeros diferentes, es decir, moléculas pequeñas con alta reactividad química que son capaces de enlazarse con moléculas similares. Ejemplos de polímeros particularmente preferidos incluyen vinilacetato de etileno, EPDM, o una mezcla de los mismos. Sin limitación, otros ejemplos de formulación de espuma preferidos que están disponibles comercialmente incluyen material basado en polímero disponible comercialmente de L&L Products, Inc. de Romeo, Michigan, bajo las designaciones L-2105, L-2100, L-7005 o L-2018, L-7101 , L-7102, L-241 1 , L-2420, L-4 41 , etc., y pueden comprender material de base polimérica de celda abierta o cerrada. Además, se contempla que si se usa un material acústico en conjunto con la presente invención, cuando se activa mediante la aplicación de calor, también puede ayudar a la reducción de vibración y ruido en el cuerpo automotor general. A este respecto, la forma cerrada o hidroforma ahora reforzada tendrá mayor rigidez en los miembros cruzados, lo que reducirá la frecuencia natural, medida en hertz, que resuena a través del chasis automotor, y menor transmisión acústica y capacidad de bloquear o absorber ruido mediante el uso del producto acústico conjuntivo. Aumentando la tiesura y rigidez de los miembros cruzados se puede reducir el ruido y la frecuencia de vibración de viaje del motor en general que ocurre de la operación del vehículo, puesto que una frecuencia reducida de ruido y vibración resonará en todo el chasis. Aunque el uso de dichos materiales o medios reductores de vibración se pueden utilizar en lugar de, o en conjunto con, el material expansible estructural, la modalidad preferida del sistema de refuerzo estructural de la presente invención utiliza el material expansible de refuerzo estructural. El uso de materiales acústicos en conjunto con materiales estructurales puede dar un mejoramiento estructural adicional pero principalmente sería incorporado para mejorar las características NVH. También se contempla que material espumable o expansible pudiera ser suministrado y puesto en contacto con el miembro o hidroforma, tal como el tubo de hidroforma encontrado en aplicaciones automotrices, mediante una variedad de sistemas de suministro que incluyen, sin limitación, un ensamble de ajuste mecánico de presión, técnicas de extrusión conocidas comúnmente en la técnica, así como también una técnica de miniaplicador, como con las enseñanzas de la patente de E.U.A. No. 5,358,397 ("Apparatus for Extrudrng Flowable Materials"), de los mismos apoderados, expresamente incorporada en la presente como referencia. En esta modalidad no limitativa, el material o medio está revestido por lo menos parcialmente con un polímero activado por calor que podría ser de naturaleza estructural o acústica. Este material preferiblemente activado por calor se puede ajustar a presión sobre la superficie o substrato elegido; se puede colocar en cuentas o pellas para su colocación por medio de extrusión a lo largo del substrato o miembro elegido; se puede colocar a lo largo del substrato mediante el uso de tecnología de deflexión, operación de corte a troquel de acuerdo con las enseñanzas que son bien conocidas en la técnica, por sistemas de aplicación bombeable que podrían incluir ef uso de un sistema de deflección y bolsa, y por aplicaciones asperjables. En una modalidad, por lo menos dos miembros compuestos de un nylon moldeado por inyección están provistos con una cantidad adecuada de medio de unión o transferencia de carga moldeado sobre sus lados por lo menos en una localización, en donde cada porción es de diámetro más pequeño que una abertura insertable correspondiente en la forma o tubo, para permitir la colocación dentro de una cavidad definida dentro de un vehículo automotor, tales como porciones de una sección de tubo de hidroforma u otra área o substrato encontrado en un vehículo automotor, que se podría beneficiar de (as características de refuerzo estructural encontradas en la presente invención. En esta modalidad, una primera porción corresponde a una abertura localizada dentro de una porción inferior de la sección de tubo de hidroforma, y está unida insertablemente a dicha abertura. Una segunda porción está acoplada y sujetada desíizablemente a una superficie superior de la primera porción. Una tercera porción se utiliza entonces para puentear fijamente la primera y la segunda porción juntas dentro del tubo de hidroforma. Se contempla que el medio de unión pudiera ser aplicado a un substrato en una variedad de patrones, formas y grosores para acomodar el tamaño, forma y dimensiones particulares de la cavidad que corresponden a la forma elegida o aplicación de vehículo. El material expansible o medio de unión es activado para realizar expansión por aplicación del calor encontrado típicamente en un homo de efectrorrevestimiento automotor u otro homo de operación de pintura, en el espacio definido entre la pluralidad de miembros y las paredes del tubo de hidroforma que definen la cavidad. La estructura resultante incluye la estructura de pared del tubo de hidroforma unido a la pluralidad de miembros con la ayuda de la espuma estructural.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Las características y aspectos inventivos de la presente invención se harán más evidentes después de la lectura de la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones y los dibujos, de los cuales la siguiente es una breve descripción: La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de refuerzo estructural de hidroforma de conformidad con las enseñanzas de la presente invención. La figura 2 es una vista de partes separadas de una porción de un tubo de hidroforma descrito en la figura 1 , mostrando la posición de la pluralidad de miembros y el material expansible en estado sin curar. La figura 3 es una vista de sección recortada de un sistema de refuerzo estructural de hidroforma de conformidad con las enseñanzas de la presente invención, que muestra la pluralidad de miembros, uno de los miembros comprendiendo el sistema de refuerzo estructural de hidroforma de la presente invención.

DESCRIPCION DE LA MODALIDAD PREFERIDA La figura 1 muestra un sistema 10 de hidroforma reforzada formada de conformidad con las enseñanzas de la presente invención. El sistema 10 de refuerzo de hidroforma imparte mayor resistencia, rigidez o durabilidad a un miembro estructural, y por tanto se puede usar en una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, el sistema 10 de hidroforma reforzada se puede usar como parte del armazón o sistema de riel para automóviles o sistemas de construcción. En una modalidad preferida, como en la figura 2, la presente invención comprende por lo menos dos miembros 12 compuestos de un polímero moldeado por inyección, provistos con una cantidad adecuada de material expansible o medio de transferencia de carga, 14, moldeados sobre sus lados quizás en una pluralidad de porciones 16, en donde cada porción 16 es de diámetro más pequeño que una abertura insertable correspondiente en la forma o tubo 18, para su colocación dentro de una cavidad definida dentro de un vehículo automotor, tales como porciones de una sección de tubo de hidroforma u otra área o substrato encontrado en un vehículo automotor que se podría beneficiar de las características de refuerzo estructural encontradas en la presente invención. En esta modalidad, una primera porción 20 corresponde a una abertura localizada dentro de una porción inferior de la sección de tubo de hidroforma, y está unida insertablemente a dicha abertura. Una segunda porción 22 está acoplada y sujeta deseablemente a una superficie superior de la primera porción. Una tercera porción 24 es utilizada entonces para puentear fijamente la primera porción 20 y la segunda porción 22 juntas dentro del tubo de hidroforma. Se contempla que el medio de unión 14 podría ser aplicado a un substrato en una variedad de patrones, formas y grosores para acomodar el tamaño, forma y dimensiones particulares de la cavidad que corresponden a la forma o aplicación de vehículo elegida. El material expansible o medio de unión 14 es activado para realizar expansión por aplicación del calor encontrado típicamente en una operación de electrorrevestimiento automotor u otra operación de calentamiento, en el espacio definido entre la pluralidad de miembros y las paredes del tubo de hidroforma que definen la cavidad. La estructura resultante incluye la estructura de pared del tubo de hidroforma unido a la pluralidad de miembros con la ayuda de la espuma estructural. En esta modalidad preferida, la primera porción 20 y la segunda porción 22 están encajadas juntas dentro del tubo de hidroforma 18, cada una teniendo una aplicación del material expansible o medio de unión 14. La tercera porción 24 es entonces acoplada insertablemente a través del tubo de hidroforma 18 como se muestra en la figura 2. para servir como miembro de traba y colocación del sistema de refuerzo dentro de la hidroforma u otra forma cerrada. El refuerzo estructural del tubo de hidroforma 18 se obtiene por medio de activación por calor o algún otro estímulo de activación aplicado al material estructural 14 dispuesto a lo largo de por lo menos la primera porción 20 y la segunda porción 22, en donde el material estructural 14 se puede expandir y adhiere estructuralmente la primera porción 20, la segunda porción 22 y la tercera porción 24, una con otra y con el tubo de hidroforma 18. Se contempla que el material estructural o el material de unión 14 comprende una espuma estructural, que es preferiblemente activada por calor y se expande y cura por calentamiento, típicamente lograda por espumactón de liberación de gas acoplada con una reacción química de entrecruzamiento. Esta espuma estructural se aplica generalmente a los miembros 12 en un estado sólido o semisólido. La espuma estructural se puede aplicar a la superficie externa de los miembros 12 en un estado fluido usando técnicas de fabricación comúnmente conocidas, en donde la espuma estructural se calienta a una temperatura que permite que la espuma estructural fluya ligeramente para ayudar a mojar el substrato. Tras la curación, la espuma estructural se endurece y se adhiere a la superficie extema del miembro 12. Alternativamente, la espuma estructural se puede aplicar a los miembros 12 como pellas precoladas, que se calientan ligeramente para permitir que las pellas se peguen a la superficie externa de los miembros 12. En esta etapa, la espuma estructural se calienta lo suficiente para ocasionar que la espuma estructural fluya ligeramente, pero no lo suficiente para hacer que la espuma estructural se expanda térmicamente. Adicionalmente, la espuma estructural también se puede aplicar por unión con calorñermoformación o por coextrusión. Hay que notar que se pueden usar otros materiales susceptibles de unión activados por estímulos, tales como por ejemplo, sin limitación, una mezcla encapsulada de materiales que, cuando son activados por temperatura, presión, químicamente, o por cualquier otra condición ambiental, se hacen químicamente activos. Para este fin, un aspecto de la presente invención es facilitar un proceso de fabricación simplificado por medio del cual el material de unión 14 se puede colocar a lo largo de los miembros 2 en una configuración deseada, y se puede insertar dentro de la forma cerrada o hidroforma en un punto antes del ensamble final del vehículo. El material de unión que puede tener características espumables es generalmente un material epóxico, pero puede incluir un copolímero o terpolímero de etileno, tal como una alfa-olefina. Como un copolímero o terpolímero, la molécula está compuesta de dos o tres monómeros diferentes, es decir, moléculas pequeñas con reactividad química alta que son capaces de enlazarse con moléculas similares. Se conocen en la técnica muchas espumas epóxicas de refuerzo estructural y también se pueden usar para producir el material de unión 14 de la presente invención. Una espuma estructural típica incluye un material de base polimérica, tal como una resina epóxica o polímero a base de etileno que, cuando se combina con ingredientes apropiados (típicamente un agente de soplado y quizás un agente de curación y relleno), típicamente se expande y cura de manera fiable y predecible tras la aplicación de calor u otro estímulo de activación. El material resultante tiene baja densidad y suficiente tiesura para impartir la rigidez deseada a un artículo soportado. Desde un punto de vista químico, para un material activado térmicamente, la espuma estructural es procesada inicialmente por lo regular como un material termoplástico antes de la curación. Después de la curación, la espuma estructural típicamente se hace un material termofraguado que está fijo y es incapaz de fluir. Un ejemplo de una formulación de espuma estructural preferida es un material epóxico que puede incluir modificadores de polímero tales como un copolfmero o terpolímero de etileno que está disponible comercialmente de L&L Products, Inc. de Romeo, Michigan, bajo las designaciones L5206, L5207, L5208 y L5209. Una ventaja de los materiales de espuma estructural preferidos sobre los materiales de la técnica anterior, es que los materiales preferidos se pueden procesar de varias formas. Las posibles técnicas de procesamiento para los materiales preferidos incluyen moldeado por inyección, extrusión o extrusión con un extrusor miniaplicador. Esto permite la creación de diseños de partes que sobrepasa la capacidad de la mayoría de los materiales de la técnica anterior. Aunque se han descrito los materiales preferidos para fabricar el material de unión 14, el material 14 se puede formar de otros materiales, siempre que el material seleccionado sea activado por calor o activado de alguna otra manera por una condición ambiental (por ejemplo humedad, presión, tiempo o similares) y se expanda de manera predecible y fiable bajo las condiciones apropiadas para la aplicación seleccionada. Uno de tales materiales es la resina epóxíca que se describe en la solicitud de patente de E.U.A. No. de serie 09/268,810, cuyas enseñanzas se incorporan en la presente como referencia, presentada en la Patent and Trademark Office de E.U.A. el 8 de marzo de 1999 por el apoderado de esta solicitud. Algunos otros posibles materiales incluyen, sin limitación, materiales de poliolefina, copolímeros y terpolfmeros con al menos un tipo de monómero de alfa-olefina, materiales de fenol/formaldehído, materiales fenoxi, materiales de polturetano con altas temperaturas de transición de vidrio, y mezclas o composiciones que pueden incluir incluso espumas metálicas tales como una composición de espuma de aluminio. Véanse también las patentes de E.U.A. Nos. 5,766,719; 5,755,486; 5,575,526; 5,932,680 (incorporadas en la presente como referencia). En general, las características deseadas de la espuma estructural 16 incluyen alta rigidez, alta resistencia, alta temperatura de transición de vidrio (típicamente mayor de 70 grados Celsius), y buena retención de adhesión, particularmente en presencia de medios corrosivos o de alta humedad. En aplicaciones en donde se emplea un material de expansión térmica activado por calor, una consideración importante involucrada en la selección y formulación del material que comprende la espuma estructural, es la temperatura a la cual tendrá lugar la reacción o expansión del material y posiblemente su curación. Por ejemplo, en la mayoría de las aplicaciones, es inconveniente que el material sea activo a temperatura ambiental o de otra manera a la temperatura ambiental de la línea de producción. Más típicamente, la espuma estructura! se hace reactiva a temperaturas de procesamiento más altas, tales como las que se encuentran en una planta de ensamble automotor cuando la espuma es procesada junto con los componentes de automóvil a temperaturas elevadas o a niveles de energía aplicada más altos. Aunque las temperaturas encontradas en los hornos de un taller de ensamble de carrocería automotriz pueden estar en la escala de 148.89°C a 204.44°C, y las temperaturas del horno de taller de pintura son comúnmente de aproximadamente 93.33°C o más altas, si es necesario, se pueden incorporar agentes de soplado en la composición para ocasionar expansión a diferentes temperaturas fuera de las escalas anteriores. Generalmente, las espumas acústicas expansibles de la técnica anterior tienen una escala de expansión que varía aproximadamente de 100 a más de 000 por ciento. El nivel de expansión de la espuma estructural 16 se puede aumentar hasta 1500 por ciento o más, pero es típicamente entre 0% y 300%. En general, una expansión más alta producirá materiales con resistencia y rigidez más bajas. El sistema 10 de refuerzo de hidroforma descrito en la presente invención se puede usar en una variedad de aplicaciones en donde se desea refuerzo estructural. El sistema 10 de hidroforma tiene aplicación particular en aquellos casos en donde el peso general de la estructura que se refuerza es un factor crítico. Por ejemplo, el sistema 10 de hidroforma se puede usar para aumentar la resistencia estructural de armazones de aeronaves, vehículos marinos, armazones de automóvil, estructuras de construcción u otros objetos similares. En la modalidad descrita, el sistema 10 de hidroforma se usa como parte de un armazón de automóvil para reforzar áreas seleccionadas del armazón o rieles de automóvil, y también se puede utilizar en conjunto con balancines, travesaños, soportes de chasis para motor, soportes de radiador y barras de impacto de puerta en vehículos automotores. Como se ilustra mejor en las figuras 2 y 3, el sistema 10 de refuerzo de hidroforma es adecuado para su colocación dentro de una porción de armazón de un ensamble de armazón de automóvil. Están provistos por lo menos dos miembros 12 compuestos de un polímero moldeado por inyección (u otro material (por ejemplo metal) o cuerpo mixto) con una cantidad adecuada de un material expansible o medio de transferencia de carga 14, moldeados en sus lados en una pluralidad de porciones 16, en donde cada porción 16 es de diámetro más pequeño que una abertura insertable correspondiente en la forma o tubo 8, para colocación dentro de una cavidad definida dentro de un vehículo automotor, tal como porciones de una sección de tubo de hidroforma, u otra área o substrato encontrado en un vehículo automotor que se podría beneficiar de las características de refuerzo estructural encontradas en la presente invención. En esta modalidad, una primera porción 20 corresponde con una abertura localizada dentro de una porción inferior de la sección de tubo de hidroforma, y está unida insertablemente a dicha abertura. Una segunda porción 22 está acoplada y asegurada deseablemente a una superficie superior de la primera porción. Una tercera porción 24 es utilizada entonces para puentear fijamente la primera y la segunda porción 20 y 22 juntas dentro del tubo de hidroforma. Será apreciado que el sistema 10 de refuerzo de hidroforma de la presente invención se puede usar para reforzar otras áreas de un armazón de automóvil o ensamble de balancín, y el número de miembros 12 y colocación del material expansible 14 a lo largo de los miembros 12 sería dictado por la forma y aplicación deseada. Aunque son posibles otros materiales activados por calor, un material activado por calor preferido es un material polimérico expansible, y preferiblemente uno que sea deformable. Un material particularmente preferido es una espuma estructural epóxica. Por ejemplo, sin limitación, en una modalidad, la espuma estructural es un material epóxico que puede incluir un copolímero o terpolímero de etileno. Se conocen en la técnica varias espumas de refuerzo estructural epóxicas y también se pueden usar para producir la espuma estructural. Una espuma estructural típica incluye un material de base polimérica, tal como una resina epóxica o polímero basado en etileno que, cuando se combina con los ingredientes apropiados (típicamente un agente de soplado y curación), se expande y se cura de manera fiable y predecible tras la aplicación de calor o la ocurrencia de una condición ambiental particular. Desde un punto de vista químico, para un material activado térmicamente, la espuma estructural es procesada inícialmente por lo regular como un material termoplástico fluido antes de la curación. Se entrecruzará después de la curación, lo que hace al material incapaz de fluir más.

Algunos otros posibles materiales incluyen, sin limitación, materiales de poliolefina, copolímeros y terpolímeros con al menos un tipo de monómero de alfa-olefina, materiales de fenol/formaldehído, materiales fenoxi y poliuretano. Véanse también las patentes de E.U.A. Nos. 5,266,133; 5,766,719; 5,755,486; 5,575,526; 5,932,680; y WO 00/27920 (PCT/US 99/24795) (todas las cuales se incorporan expresamente en la presente como referencia). En general, las características deseadas del material resultante incluyen un punto de transición de vidrio relativamente alto y buenas propiedades de resistencia a la degradación ambiental. De esta manera, el material no afecta en general los sistemas de materiales empleados por los fabricantes de automóviles. Además, resistirá las condiciones de procesamiento que se encuentran típicamente en la fabricación de un vehículo, tal como apresto de eíectrorrevestimíento, limpieza y desgrasado y otros procesos de revestimiento, así como también las operaciones de pintura que se encuentran en el ensamble final del vehículo. En otra modalidad, el material 14 está provisto en una forma encapsulada o parcialmente encapsulada, que puede comprender una pella, que incluye un material espumable expansible, encapsulado o parcialmente encapsulado en una cubierta adhesiva, que se puede entonces unir a bs miembros 12 en una configuración deseada. Un ejemplo de dicho sistema se describe en la solicitud de E.U.A. copendiente, de este mismo apoderado, con No. de serie 09/524,298 ("Expandable Pre-Formed Plug"), incorporada aquí como referencia. Además, como se expuso previamente, también se pueden emplear patrones preformados tales como los hechos extruyendo una lámina (que tiene una superficie plana o contorneada), y después cortándola a troquel de acuerdo con una configuración predeterminada. El técnico experto apreciará que el sistema se puede emplear en combinación con, o como un componente de, un deflector bloqueador de sonido convencional, o un sistema de refuerzo estructural de vehículo, tal como se expone en las solicitudes copendienets de E.U.A. Nos. de serie 09/524,961 o 09/502,686, de este mismo apoderado (incorporadas aquí como referencia). La presente invención hace efectivas varias ventajas que incluyen, sin limitación, la capacidad para fabricar un sistema de refuerzo estructural para usar en una hidroforma u otra forma cerrada para suministro y ensamble en una planta de ensamble de vehículos, sin la necesidad de aplicar productos bombeables, productos químicos de mojado ni juegos múltiples de herramientas, como en la técnica anterior. Se ha expuesto la modalidad preferida de la presente invención. Una persona de conocimientos medios en la materia reconocería no obstante que algunas modificaciones estarían dentro de las enseñanzas de esta invención. Por lo tanto, se deben estudiar las siguientes reivindicaciones para determinar el verdadero alcance y contenido de la invención.

Claims

NOVEDAD PE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1 - Un sistema para refuerzo de una forma cerrada, que comprende: (a) una pluralidad de miembros adaptados para su colocación en una cavidad definida en una forma cerrada; y (b) un material de unión sobre por lo menos una porción de dichos miembros. 2. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha forma cerrada es una hidroforma adecuada para usar en un vehículo automotor. 3. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha forma cerrada es un tubo de hidroforma. A - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caractenzado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar un riel de armazón de vehículo. 5.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar un travesaño de vehículo. 6 - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar un soporte de chasis para motor. 7.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar un soporte de radiador automotor. 8. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar una barra de impacto de puerta. 9. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros comprenden medios de unión, con lo cual dicho material de unión se coloca en unión fija por lo menos con uno de los miembros de dicha pluralidad de miembros. 10. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero laminado en frío estampado y formado. 11. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero de baja aleación de alta resistencia, estampado y formado. 12 - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero de plasticidad inducida por transformación, estampado y formado. 13.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero laminado en frío formado en rollo. 14. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero de baja aleación de alta resistencia formado en rollo. 15. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están comprendidos de un acero de plasticidad inducida por transformación formado en rollo. 16.- Un miembro para usar en un sistema para refuerzo de una hidroforma en respuesta a una carga externa, que comprende: (a) una primera porción adecuada para su colocación fija dentro de una porción definida de una estructura de poste de hidroforma; y (b) una segunda porción contigua a dicha primera porción, la segunda porción teniendo una superficie adaptada para llevar un material expansible, que tras expansión ayuda a distribuir carga sobre dicha superficie en respuesta a dicha carga, 17. - El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material es un material polimórico. 18. - El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material es un material polimérico que tiene características de espumación. 19. - El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material de unión es un polímero epóxico que tiene características de espumación. 20.- El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material de unión es una espuma de polímero expansible activado por calor. 21.- El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material de unión es una espuma expansible que generalmente está libre de pegajosidad al tacto. 22.- El miembro de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicho material de unión es un material polimérico expansible que tiene características de espumación que pueden ser activadas a una temperatura encontrada en los hornos de operación de pintura de un vehículo automotor. 23 - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho material de unión es un material de polímero que tiene características de espumación. 24. - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho material de unión es un material de polímero epóxico que tiene características de espumación. 25. - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho material de unión es un material de polímero expansible activado por calor que tiene características de espumación. 26. - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho material de unión es un material de polímero expansible que generalmente está libre de pegajosidad al tacto. 27. - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicho material de unión es una espuma potimérica expansible que pueden ser activada a una temperatura encontrada en el horno de operación de pintura de un vehículo automotor. 28. - El miembro de conformidad con ta reivindicación 22, caracterizado además porque dicha estructura es un tubo de hidroforma. 29. - El miembro de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque dicha estructura comprende una forma cerrada. 30. - Un sistema estructural de hidroforma reforzada para un vehículo automotor, que comprende: (a) una estructura de hidroforma adecuada para su colocación en un vehículo automotor, dicha estructura teniendo una pluralidad de porciones que definen una cavidad en las mismas; y (b) por to menos un miembro dispuesto dentro de dicha cavidad y teniendo un material expansible en contacto de sellado con dicho miembro y por lo menos una porción de dicha pluralidad de porciones. 31- El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero laminado en frío, estampado y formado. 32.- El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero de baja aleación de alta resistencia, estampado y formado. 33. - El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero de plasticidad inducida por transformación, estampado y formado. 34. - El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero laminado en frío formado en rollo. 35. - El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero de baja aleación de alta resistencia, formado en rollo. 36.- El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque dicho miembro está comprendido de un acero de plasticidad inducida por transformación, formado en rollo. 37. - Una hidroforma reforzada, que comprende: por lo menos un miembro adaptado para su colocación fija dentro de un tubo de hidroforma; y un material de unión sostenido por el miembro, en donde dicho material de unión se extiende a lo largo de por lo menos una porción de la longitud de la superficie externa de dicho miembro. 38. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque está acoplada a un sistema de armazón de automóvil. 39. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque está acoplada a un sistema de armazón de construcción. 40 - La hidroforma reforzada de conformidad con ta reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión se extiende a lo largo de por lo menos una porción de la longitud del miembro. 41- La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque comprende una capa de adhesivo dispuesta sobre por lo menos una porción de dicho material de unión. 42. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión es una resina epóxica. 43. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión es espuma estructural L5206, disponible comercialmente de L&L Products, de Romeo, Michigan. 44.- La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión es espuma estructural L5207, disponible comercialmente de L&L Products, de Romeo, Michigan. 45. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión es espuma estructural L5208, disponible comercialmente de L&L Products, de Romeo, Michigan. 46. - La hidroforma reforzada de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada además porque dicho material de unión es espuma estructural L5209, disponible comercialmente de L&L Products, de Romeo, Michigan. 47 - Un sistema para refuerzo de una forma cerrada, que comprende: (a) una pluralidad de miembros adaptados para su colocación en una cavidad definida en una forma cerrada; y (b) un material de unión sobre por lo menos una porción de dichos miembros, dicho material de unión es adecuado para ©spumación después de su activación mediante la aplicación de calor, por medio de lo cual dicha forma cerrada se adhiere estructuralmente a dicho material de unión, reforzando asf estructuralmente dicha forma cerrada. 48.- El sistema de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque dicha forma cerrada es una hidroforma adecuada para usar en un vehículo automotor. 49.- El sistema de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque dicha forma cerrada es un tubo de hidroforma. 50.- El sistema de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque los miembros de dicha pluralidad de miembros están adaptados para reforzar un riel de armazón de vehículo. 51.- Un miembro para usar en un sistema para refuerzo de una hidroforma en respuesta a una carga externa, que comprende: (a) una primera porción adecuada para su colocación fija dentro de una porción definida de una estructura de hidroforma; (b) una segunda porción estando contigua a dicha primera porción, adecuada para su colocación fija dentro de una poricón definida de dicha estructura de hidroforma; (c) una tercera porción adecuada para su colocación deslizable dentro de una porción definida de dicha estructura de hidroforma, por medio de lo cual dicha tercera porción asegura y acomoda dicha primera porción y dicha segunda porción en una colocación fija dentro de dicha estructura de hidroforma; y (d) un material de unión sobre la superficie externa de por lo menos una de dichas porciones, que tras su expansión adhiere estructuralmente dichas porciones, la primera, la segunda y la tercera, a dicha estructura de hidroforma.