PT106683A

PT106683A - METHOD OF JOINTING COMPONENTS THROUGH THE APPLICATION OF METALLIC FOAMS, APPLIED TO TRAVELS FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: PT106683A
Application number: PT106683A
Authority: PT
Inventors: Tiago José Martinho Soares
Original assignee: Sodecia Ct Tecnológico S A
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-09

Abstract

O PRESENTE INVENTO DIZ RESPEITO A UM MÉTODO DE UNIÃO DE COMPONENTES, PROMOVIDA PELA APLICAÇÃO DE ESPUMAS METÁLICAS (10), COMO POR EXEMPLO, UMA ESPUMA DE ALUMÍNIO. ESTE MÉTODO DE UNIÃO É APLICADO A UMA TRAVESSA (1), DESTINADA A SUPORTAR O PAINEL DE INSTRUMENTOS DE UM VEÍCULO MOTORIZADO, A GARANTIR A RIGIDEZ DO MESMO E A SUPORTAR OS DIVERSOS COMPONENTES DO PAINEL DE INSTRUMENTOS, CARACTERIZADA POR A TRAVESSA (1) TER UMA ESTRUTURA PRINCIPAL METÁLICA E OCA, CONSTITUÍDA POR DOIS CORPOS (11, 12), DE SECÇÃO TRANSVERSAL CIRCULAR OU OUTRA, E POR UM NÚCLEO INTERIOR DE ESPUMA METÁLICA (10) QUE PROMOVE A LIGAÇÃO ENTRE A ESTRUTURA PRINCIPAL E OS VÁRIOS COMPONENTES FUNCIONAIS (13, 15, 16, 17, 18, 19) QUE CONSTITUEM A TRAVESSA.The present invention relates to a method of bonding components, promoted by the application of metal foams (10), such as, for example, aluminum foams. This method of engagement is applied to a lance (1), intended to support the instrument panel of an automotive vehicle, to ensure rigidity thereof and to support the various components of the instrument panel, characterized by the passage (1) having A METALLIC AND OCA MAIN STRUCTURE, CONSISTING OF TWO CIRCULAR OR OTHER CROSS SECTION (11, 12), AND OF A METAL FOAM INTERIOR (10) THAT PROMOTES THE CONNECTION BETWEEN THE MAIN STRUCTURE AND THE VARIOUS FUNCTIONAL COMPONENTS (13 , 15, 16, 17, 18, 19) THAT CONSTITUTE THE PITCH.

Description

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DESCRIÇÃODESCRIPTION

"MÉTODO DE UNIÃO DE COMPONENTES ATRAVÉS DA APLICAÇAO DE ESPUMAS METÁLICAS, APLICADA A TRAVESSAS PARA VEÍCULOS MOTORIZADOS"METHOD OF UNLESSING COMPONENTS THROUGH THE APPLICATION OF METALLIC FOAMS, APPLIED TO TRAVELS FOR MOTORIZED VEHICLES "

ÂMBITO DO INVENTO 0 presente invento diz respeito a um método de união de componentes, promovida pela aplicação de espumas metálicas. Este método de união é aplicado a uma travessa para veículos motorizados, composta por uma estrutura principal metálica e oca de secção transversal circular ou outra, e por um núcleo interior de espuma metálica. 0 invento tem particular aplicação na indústria automóvel em geral.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of bonding components promoted by the application of metal foams. This method of attachment is applied to a motorized vehicle beam comprising a hollow metallic main structure of circular or other cross-section and an inner core of metallic foam. The invention has particular application in the automotive industry in general.

TÉCNICA ANTERIORPREVIOUS TECHNIQUE

Uma das travessas transversais normalmente existentes em veículos motorizados encontra-se localizada sob o painel de instrumentos e está ligada, em ambas as extremidades, aos pilares A do veículo. Esta travessa tem como função suportar o próprio painel de intrumentos, mas também os diversos componentes a ele associados, tais como a coluna de direcção ou os airbags. Deste modo, é essencial que esta travessa apresente a rigidez necessária para responder às solicitações a que normalmente se encontra 2 sujeita. Ou seja, deveremos introduzir massa/material, nas zonas onde a travessa irá ser mais solicitada, e retirar massa/material das zonas onde ela não é necessária, para reduzir peso do conjunto.One of the transverse crossbars normally in motor vehicles is located under the instrument panel and is connected at both ends to the vehicle's A-pillars. This slide is intended to support the instrument panel itself, but also the various components associated with it, such as the steering column or airbags. Thus, it is essential that this crossbeam presents the stiffness necessary to respond to the requests to which it is normally subjected 2. That is, we must introduce mass / material, in the areas where the crossbar will be most requested, and remove mass / material from the areas where it is not necessary, to reduce weight of the assembly.

Paralelamente, a travessa deve ser concebida de modo a que, com o veiculo em funcionamento não surjam vibrações indesejadas, isto é, vibrações fora dos limites considerados admissíveis na indústria automóvel, sendo por isso particularmente relevantes as suas frequências naturais de vibração. Estas vibrações são provocadas pelas excitações/solicitações a que a travessa está sujeita, principalmente pelo funcionamento do motor do veiculo. Este fenómeno é de extrema importância para o condutor do veiculo, visto que se estas vibrações surgirem, o condutor irá ter uma sensação de desconforto quando em contacto com o volante do veiculo.At the same time, the transom must be designed so that, when the vehicle is in operation, there are no undesirable vibrations, ie vibrations outside the limits considered admissible in the car industry, and their natural frequencies of vibration are therefore particularly relevant. These vibrations are caused by the excitations / requests to which the transom is subject, mainly by the operation of the engine of the vehicle. This phenomenon is of extreme importance to the driver of the vehicle, since if these vibrations arise, the driver will have a sensation of discomfort when in contact with the steering wheel of the vehicle.

Para além disso, devido às questões de segurança normalmente inerentes aos veiculos motorizados, e ao facto de a travessa promover a ligação entre os Pilares-A esquerdo e direito dos veiculos motorizados, estas travessas tendem em cumprir com parte das funções de absorção de energia em caso de impacto frontal e/ou lateral.In addition, due to the safety issues normally inherent in motor vehicles, and to the fact that the transom serves to link the left and right A-Pillars of motor vehicles, these sleepers tend to fulfill part of the energy absorption functions in case of frontal and / or lateral impact.

Existem diversas soluções para este tipo de travessas actualmente no mercado, desde soluções metálicas até soluções hibridas, sendo estas o resultado da interface 3 de estruturas metálicas com reforços poliméricos ou de estruturas metálicas com o reforço de espumas.There are several solutions for this type of beams currently on the market, from metal solutions to hybrid solutions, these being the result of interface 3 of metal structures with polymeric reinforcements or metal structures with foam reinforcement.

As soluções metálicas são as mais comuns. 0 conceito construtivo mais utilizado dentro das soluções metálicas baseia-se num ou mais segmentos tubulares metálicos, de dimensões e/ou propriedades distintas, para a construção da estrutura principal da travessa, e associado a esta estrutura principal são ligados diferentes componentes estampados metálicos, de diferentes configurações, sendo que cada um destes componentes terá uma ou mais funções na travessa. Normalmente, a espessura dos segmentos tubulares da estrutura principal varia entre 1.2 e 2.5 mm de espessura, enquanto os componentes funcionais variam de 1 a 3.5 mm de espessura, sendo que quanto maior for a rigidez necessária para o componente, maior será a sua espessura. A ligação entre os segmentos tubulares, e entre estes e os diferentes componentes funcionais, são normalmente realizadas por soldadura, em que todas as peças que constituem a travessa são posicionadas num dispositivo de soldadura e são ligadas através da fusão local do material de cada uma das peças que constituem a travessa.Metal solutions are the most common. The most commonly used constructional concept within the metal solutions is based on one or more metal tubular segments of different dimensions and / or properties for the construction of the main structure of the cross-member, and associated with this main structure are connected different metal stamped components of different configurations, each of these components having one or more functions in the transom. Typically, the thickness of the tubular segments of the main frame ranges from 1.2 to 2.5 mm in thickness, while the functional components vary from 1 to 3.5 mm in thickness, and the greater the stiffness required for the component, the greater its thickness. The connection between the tubular segments, and between these and the various functional components, is normally carried out by welding, wherein all the parts constituting the crosspiece are positioned in a welding device and are connected by the local melting of the material of each of the parts that constitute the crosspiece.

No entanto, a soldadura tem o problema das distorções térmicas, provocadas pela quantidade de calor que é introduzida em cada uma das peças durante o processo de soldadura por fusão. 4However, welding has the problem of thermal distortions, caused by the amount of heat that is introduced into each of the parts during the melt welding process. 4

No entanto, a ligação entre os segmentos tubulares e os componentes também podem ser feitas por ligações mecânicas, como as aparafusadas, por rebitagem ou por outro qualquer processo de união, embora sejam pouco comuns para este tipo de travessas.However, the connection between the tubular segments and the components can also be made by mechanical connections, such as screwed, by riveting or by any other joining process, although they are uncommon for this type of beams.

Qualquer um destes meios de união, seja soldadura, ligações aparafusadas ou outro, apresentam uma grande desvantagem em termos económicos, já que qualquer uma delas representa mais uma operação, logo um incremento de custo para o produto final.Any of these joining means, whether welding, screw connections or other, have a major disadvantage in economic terms, since any one of them represents another operation, thus a cost increment for the final product.

Devido aos objectivos de redução de peso a que a industria automóvel tem sido sujeita, as soluções metálicas têm sido gradualmente substituídas pelas soluções híbridas. 0 mercado actual disponibiliza várias conceitos construtivos para as soluções híbridas, sendo as mais comuns compostas por um ou mais corpos metálicos ligados entre si, normalmente tubos, sobre os quais são sobre-injectados corpos poliméricos, em áreas previamente definidas, promovendo a ligação entre o corpo metálico e o(s) corpo(s) polimérico(s), dando origem a um corpo único híbrido. Estes componentes poliméricos são dimensionados e projectados tendo em conta o objectivo de rigidez especificado para esse componente. A propósito do acima exposto, faz-se referência, a título de exemplo, à patente europeia com o número de 5 publicação EP2377746.Due to the weight reduction objectives that the automotive industry has been subjected to, metal solutions have gradually been replaced by hybrid solutions. The current market provides several constructive concepts for hybrid solutions, the most common being composed of one or more interconnected metal bodies, usually tubes, over which polymer bodies are over-injected in previously defined areas, promoting the connection between the metal body and the polymeric body (s), giving rise to a single hybrid body. These polymer components are sized and designed having regard to the specified stiffening purpose for that component. In connection with the foregoing, reference is made, by way of example, to the European patent with the publication number EP 2377746.

As soluções híbridas existentes, na sua maioria compostas por um ou mais corpos metálicos, normalmente tubos, e componentes estampados, ligados entre si usualmente por um processo de soldadura, sendo que os tubos são reforçados por espumas no seu interior, em zonas específicas. Estas espumas vão rigidificar as zonas onde elas vão ser introduzidas. A propósito do acima exposto, faz-se referência, a título de exemplo, ao pedido de patente internacional com o número de publicação W02009062591.Existing hybrid solutions, most of which are composed of one or more metal bodies, usually tubes, and stamped components, usually connected by a welding process, the tubes being reinforced by foams therein in specific areas. These foams will rigidify the areas where they will be introduced. In connection with the foregoing, reference is made, by way of example, to the international patent application with the publication number W02009062591.

Existem espumas aplicadas a outros componentes da indústria automóvel que, para além das propriedades de reforço estrutural referidas anteriormente, também tem capacidades de absorção de energia no impacto, como por exemplo as espumas de alumínio. A propósito do exposto no parágrafo anterior, faz-se referência, a título de exemplo, à patente alemã com o número de publicação DE102009035778.There are foams applied to other components of the automotive industry which, in addition to the structural reinforcing properties referred to above, also have impact-absorbing capacities, such as aluminum foams. Regarding the foregoing, reference is made, by way of example, to the German patent with the publication number DE102009035778.

Ora, o presente invento tem como objectivo juntar numa única travessa, as seguintes vantagens: • a estrutura principal metálica e oca, de espessura inferior ao normalmente utilizado neste tipo de travessas, que, por si só, é responsável 6 por garantir a maior parte da rigidez da travessa; • o reforço da estrutura principal metálica e oca por um ou vários núcleos interiores de espuma metálica terá como consequência um aumento de rigidez dessa estrutura metálica, e um aumento da capacidade de absorção de energia da travessa; • o núcleo de espuma metálica introduzido no interior da estrutura principal metálica promove a união dos diferentes elementos que constituem a estrutura principal metálica, e entre esta e os diferentes componentes funcionais da travessa, eliminando todas as operação de soldadura e/ou outro qualquer método de união referido anteriormente; • o facto de a ligação entre a estrutura metálica e os diferentes componentes funcionais ser efectuada sem fundir o material que os constituem, elimina as distorções introduzidas durante o processo de soldadura utilizado no processo de fabrico das travessas; • permite a interação de materiais com caraterísticas metalúrgicas distintas, exemplo de união entre materiais ferrosos e não ferrosos, que não é viável utilizando processos de soldadura convencionais; • caso a resistência de uma qualquer ligação não seja suficiente para que a travessa cumpra com os requisitos previamente definidos, podem ser 7 acrescentados parafusos/veios roscados nas zonas criticas, zonas onde as tensões/deformações são maiores, com o objectivo de reforçar a travessa, sendo que a ligação será promovida de igual modo pela introdução da espuma metálica no interior do corpo principal; e • a conjugação de uma estrutura principal metálica de espessura inferior ao normalmente utilizado neste tipo de travessas, com um núcleo interior de espuma metálica, vai permitir uma melhor distribuição dos materiais ao longo da travessa levando a uma redução do peso do produto, quando comparado com as soluções metálicas.The object of the present invention is, however, to join the following advantages in a single conveyor: • the main hollow metal structure, which is thicker than the one normally used for this type of crossbeams, which alone is responsible 6 for guaranteeing the greater part the rigidity of the crossbeam; The reinforcement of the hollow metallic main structure by one or more inner cores of metallic foam will result in an increase in rigidity of that metal structure and an increase in the energy absorbing capacity of the beam; • the metal foam core introduced into the main metal structure promotes the joining together of the different elements constituting the metal main structure, and between this and the different functional components of the beam, eliminating all welding operations and / or any other method of union referred to above; • the fact that the connection between the metal structure and the various functional components is carried out without melting the material thereof, eliminates the distortions introduced during the welding process used in the manufacturing process of the crosspieces; • allows the interaction of materials with different metallurgical characteristics, example of union between ferrous and non-ferrous materials, which is not viable using conventional welding processes; • if the strength of any one connection is not sufficient for the crosspiece to meet the requirements previously defined, threaded bolts / shafts may be added in the critical areas, areas where tensions / deformations are greater, in order to reinforce the cross-member , wherein the connection will be promoted in the same manner by introducing the metallic foam into the main body; and • the conjugation of a metal main structure of a thickness less than that normally used in this type of sleepers, with an inner core of metallic foam, will allow a better distribution of the materials along the crosspiece leading to a reduction of the weight of the product when compared with metal solutions.

SUMÁRIO DO INVENTO 0 presente invento diz respeito a um método de união de componentes, promovida pela definição geométrica dos mesmos e aplicação de espumas metálicas. Este método de união é direccionado a um exemplo de uma travessa, destinada a suportar o painel de instrumentos de um veiculo motorizado. A mesma é composta por uma estrutura principal metálica e oca, contendo várias ranhuras que permitem tanto o encaixe como o posicionamento dos diferentes componentes da travessa, e por um núcleo interior de espuma metálica que promove a ligação entre a estrutura principal e os vários componentes funcionais. - 8 - A estrutura principal metálica pode ser composta por um ou mais corpos metálicos, de secção transversal circular ou não, de diferentes materiais ou não, que podem ser produzidas por estampagem, fundição ou outro processo de fabrico, dependendo do material utilizado. Esta apresenta uma espessura inferior ao normalmente usado neste tipo de travessas.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of bonding components, promoted by the geometric definition thereof and the application of metallic foams. This method of attachment is directed to an example of a beam, intended to support the dashboard of a motor vehicle. It is composed of a hollow metallic main structure, containing several grooves that allow both the engagement and the positioning of the different components of the crosspiece, and an inner core of metallic foam that promotes the connection between the main structure and the various functional components . The metal main structure may be composed of one or more metallic bodies, of circular or non-circular cross-section, of different materials or not, which may be produced by stamping, casting or other manufacturing process, depending on the material used. It has a thickness less than that normally used in this type of sleepers.

Os componentes funcionais também são metálicos e podem ser igualmente produzidos por estampagem, fundição ou outro processo de fabrico, dependendo do material utilizado. A configuração destes componentes, para além de permitir um encaixe perfeito nos rasgos criados na estrutura principal, promove também a ligação com a estrutura metálica. principal através da utilização da espuma A espuma metálica que é introduzida no interior da estrutura principal preenche e ocupa todo o espaço existente e promove a ligação entre os constituintes da estrutura principal e entre estes e os componentes funcionais da travessa, sem a utilização de soldadura ou outro qualquer processo de união. Para além disso, a introdução da espuma metálica no interior da estrutura metálica terá como consequência um aumento de rigidez da estrutura, e um aumento da capacidade de absorção de energia da travessa, em caso de impacto frontal e/ou lateral. 9The functional components are also metallic and may also be produced by stamping, casting or other manufacturing process, depending on the material used. The configuration of these components, besides allowing a perfect fit in the created traces in the main structure, also promotes the connection with the metallic structure. through the use of the foam. The metal foam which is introduced into the interior of the main structure fills and occupies all the existing space and promotes the connection between the constituents of the main structure and between these and the functional components of the beam, without the use of welding or other any bonding process. Furthermore, introduction of the metal foam into the metal structure will result in increased rigidity of the structure, and an increase in energy absorbing capacity of the beam in the event of frontal and / or lateral impact. 9

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A descrição que se apresenta a seguir é feita com referência aos desenhos anexos que são apresentados apenas a titulo de referência, sem qualquer carácter limitativo, e em que: - A figura 1 corresponde a uma vista isométrica e frontal de uma travessa (1), em que a estrutura principal metálica é constituída por dois corpos (11, 12), sendo que o núcleo de espuma metálica colocado no seu interior promove a ligação entre e os vários conponentes funcionais (13, 15, 16, 17, 18, 19); - A figura 2 corresponde a uma vista isométrica e frontal de uma travessa (1), em que a estrutura principal metálica é constituída por dois corpos (11, 12), sendo que o núcleo de espuma metálica colocado no seu interior promove a ligação entre e os vários conponentes funcionais (13, 15, 16, 17, 18, 19), sendo que nas zonas onde a sua rigidez é inferior ao especificado, a travessa está reforçada por porcas, parafusos / veios, ou conjunto de ambos (51, 52) ; - A figura 3 corresponde às secções A-A, B-B, C-C e D-D da travessa das figuras 1 e 2; - A figura 4 corresponde a uma vista lateral e à respectiva secção E-E da travessa da figura 1; - A figura 5 corresponde a uma vista lateral e à respectiva secção G-G da travessa da figura 2; - A figura 6 corresponde à secção H-H da travessa da figura 2; - A figura 7 corresponde a um detalhe de uma zona da 10 travessa da figura 2, onde são visíveis as ranhuras (60) efectuadas na estrutura principal metálica antes do componente funcional (18) ser posicionado e ligado através da espuma metálica; e - A figura 8 corresponde a uma vista isométrica de uma travessa (1) e de uma da secção D-D.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following description is made with reference to the accompanying drawings which are presented by way of reference only, without any limiting character, and in which: Figure 1 corresponds to an isometric and frontal view of a crosspiece (13, 15, 16, 17, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 17, 18, 19); Figure 2 corresponds to an isometric and frontal view of a crosspiece (1), in which the metallic main structure is constituted by two bodies (11, 12), the metallic foam core placed therein promoting the connection between and the various functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19), wherein in the areas where their stiffness is less than specified, the crosspiece is reinforced by nuts, bolts / 52); Figure 3 corresponds to sections A-A, B-B, C-C and D-D of the crosspiece of Figures 1 and 2; Figure 4 shows a side view and the respective section E-E of the crosspiece of Figure 1; Figure 5 is a side view and the respective section G-G of the crosspiece of Figure 2; Figure 6 corresponds to section H-H of the crosspiece of Figure 2; Figure 7 corresponds to a detail of a region of the crosspiece of Figure 2, where the grooves (60) in the metal main frame are visible before the functional member (18) is positioned and connected through the metal foam; and figure 8 corresponds to an isometric view of a crosspiece (1) and a cross-section of the section D-D.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO O presente invento diz respeito a um método de união de componentes, promovida pela definição geométrica dos mesmos e por via da aplicação de espumas metálicas. Este método de união é direccionado a um exemplo de uma travessa, destinada a suportar o painel de instrumentos de um veículo motorizado. A figura 1 corresponde a um esquema representativo de uma travessa (1) para veículos motorizados, constituída por dois corpos (11, 12) metálicos e ocos, no caso da figura, de secção transversal circular, que constituem a estrutura principal metálica, e por vários componentes funcionais (13, 15, 16, 17, 18, 19) que fazem parte deste tipo de travessas. Tanto o corpo metálico como os componentes funcionais podem ser obtidos por um qualquer processo de conformação metálica, como por exemplo, a estampagem. O núcleo de espuma metálica (10) apresenta uma densidade inferior ao material base dos dois corpos (11, 12) principais da estrutura principal da travessa (1). 11DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of bonding components, promoted by the geometric definition thereof and by the application of metallic foams. This method of attachment is directed to an example of a beam intended to support the dashboard of a motor vehicle. Figure 1 shows a schematic diagram of a crossbar (1) for motor vehicles, consisting of two hollow metallic bodies (11, 12), in the case of the figure, of circular cross-section, which constitute the main metallic structure, and various functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19) which are part of this type of sleepers. Both the metal body and the functional components can be obtained by any metal forming process, such as stamping. The metal foam core 10 has a density lower than the base material of the two main bodies 11,12 of the main structure of the cross member 1. 11

Embora a figura faça alusão a dois corpos metálicos de secção transversal circular, a estrutura metálica pode ser constituída por um ou mais corpos metálicos e a secção transversal pode ter qualquer outra configuração que não a circular, porém sempre fechada.Although the figure alludes to two metal bodies of circular cross-section, the metal structure may be constituted by one or more metallic bodies and the cross-section may have any other configuration than the circular one, but always closed.

Na figura 7 podemos ver um detalhe de umas das zonas onde vão ser posicionados os componentes funcionais ainda antes destes estarem posicionados e ligados à estrutura principal. Neste caso, são aplicadas duas ranhuras (60, 60') no corpo principal, de modo a que o componente funcional (18) possa ser facilmente encaixado e posicionado no corpo principal metálico. As patilhas dos componentes funcionais vão estar no interior do corpo principal metálico, sendo que o comprimento e/ou secções da patilha podem ser diferentes, visto que os esforços a que cada componente vai estar sujeito na travessa também será diferente. 0 comprimento da patilha pode variar conforme a resistência que quisermos dar ao componente funcional quando ele está sujeito a esforços de corte. Assim, quanto maior fôr o comprimento dessa patilha, maior será a sua área resistente ao corte, sendo que a sua resistência será máxima se a patilha tiver um encaixe em ambos os lados da estrutura principal metálica, tal como esquematizado nas várias secções da figura 3.In figure 7 we can see a detail of some of the zones where the functional components will be positioned even before they are positioned and connected to the main structure. In this case, two grooves 60, 60 'are applied to the main body so that the functional member 18 can be easily engaged and positioned in the metal main body. The tabs of the functional components will be in the interior of the metal main body, the length and / or sections of the tab may be different, since the stresses to which each component will be subjected in the beam will also be different. The length of the tab may vary depending on the strength we want to give the functional member when it is subjected to shear forces. Thus, the greater the length of this tab, the greater its cut-resistant area, and its strength will be maximal if the tab has a fit on both sides of the metal main structure, as schematized in the various sections of Figure 3 .

Após o posicionamento dos componentes funcionais 12 na estrutura principal é adicionada a espuma metálica que vai promover a união de todos os constituintes da travessa, não sendo necessário utilizar um outro qualquer processo de união, como por exemplo a soldadura.After the positioning of the functional components 12 in the main structure is added the metallic foam which will promote the union of all the constituents of the crosspiece, and it is not necessary to use any other bonding process, such as welding.

Podemos ver na figura 3 vários cortes efectuados em diferentes zonas da travessa. Na secção B-B a espuma metálica (10) ocupa todo o espaço disponível no interior da estrutura principal. Devido ao facto de a estrutura metálica ter uma espessura inferior ao normalmente utilizado neste tipo de travessas, que por si só não será suficiente para cumprir com os requisitos da travessa, ela será reforçada por uma espuma metálica. Assim, a adição da espuma no interior da estrutura principal, não só irá permitir um aumento da rigidez da travessa, como também irá promover a absorção de energia por parte desta durante um impacto lateral e/ou frontal.We can see in figure 3 several cuts made in different zones of the crosspiece. In section B-B the metal foam (10) occupies all available space within the main frame. Due to the fact that the metal structure is of a thickness less than that normally used in this type of sleepers, which in itself will not be enough to fulfill the requirements of the crosspiece, it will be reinforced by a metallic foam. Thus, the addition of the foam inside the main frame will not only allow an increase in the stiffness of the beam, but will also promote the absorption of energy by the latter during a lateral and / or frontal impact.

No entanto, nas zonas onde estão os componentes funcionais, para além do mencionado no parágrafo anterior, a espuma metálica (10) terá como função promover a ligação entre os componentes e a estrutura principal. Para isso, as patilhas dos componentes terão de ter uma secção com uma ou várias aberturas/furações que permitam que a espuma passe pelo seu interior e crie a ligação entre a estrutura e os componentes metálicos. Assim, na figura 3 podemos ver a secção A-A e a secção D-D que ilustra a ligação entre o componente 18 e o corpo principal 12, e o componente 16 com o corpo 11, respectivamente. 13 A ligação entre a estrutura principal metálica e os diferentes componentes funcionais (13, 15, 16, 17, 18, 19) é efectuada por travamento mecânico, promovido pelo contacto estabelecido entre a espuma metálica (10) e os restantes elementos da viga, e não se verifica a fusão do material base quer da estrutura principal, quer dos componentes funcionais.However, in areas where the functional components are present, in addition to that mentioned in the previous paragraph, the metallic foam 10 will have the function of promoting the connection between the components and the main structure. To do this, the component tabs must have a section with one or more openings / holes that allow the foam to pass through and create the connection between the structure and the metal components. Thus, in Figure 3 we can see section A-A and section D-D illustrating the connection between the component 18 and the main body 12, and the component 16 with the body 11, respectively. The connection between the metal main structure and the various functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19) is effected by mechanical locking, promoted by the contact established between the metal foam 10 and the remaining elements of the beam, and there is no melting of the base material either the main structure or the functional components.

Os diversos componentes funcionais (15, 16, 17, 18) incluem uma ou mais patilhas (61, 61'), conforme se pode observar na figura 7, que permitem a introdução dos componentes na estrutura principal da travessa (1) através de ranhuras (60, 60') pré-existentes na estrutura principal, e em que cada patilha apresenta uma ou mais aberturas laterais (62), promovendo deste modo o travamento mecânico do componente em questão, através da espuma metálica (10). A introdução das patilhas (61, 61') dos diversos componentes funcionais (15, 16, 17, 18) na estrutura principal travessa (1) é feita através das ranhuras (60, 60') pré-existentes na estrutura principal, que no caso as respectivas patilhas atravessam por completo o corpo principal da travessa, são em número duplicado ao número de patilhas do componente (61, 61'), permitindo deste modo a passagem total e simultânea das patilhas em faces opostas da mesma estrutura principal da travessa (1). A secção C-C da figura 3 representa a zona de 14 ligação entre os dois corpos (11, 12) principais e um componente funcional (17). Nesta zona, os corpos principais também apresentarão ranhuras, que além de permitirem o encaixe do componente funcional, vão ainda permitir com que a espuma passe no seu interior e crie a ligação entre os dois corpos.The various functional components 15, 16, 17, 18 include one or more tabs 61, 61 ', as can be seen in figure 7, which allow the components to be inserted into the main frame of the beam 1 through grooves (60, 60 ') pre-existing in the main frame, and wherein each tab has one or more side apertures (62), thereby promoting mechanical locking of the component in question through the metal foam (10). The introduction of the tabs (61, 61 ') of the various functional components (15, 16, 17, 18) into the header main frame (1) is made through the pre-existing grooves (60, 60') in the main frame, if their tabs completely traverse the main body of the cross member, are in duplicate number the number of tabs of the component (61, 61 '), thereby allowing full and simultaneous passage of the tabs on opposite faces of the same main structure of the crosspiece ( 1). The section C-C of Figure 3 represents the connecting zone between the two main bodies (11, 12) and a functional component (17). In this zone, the main bodies will also have grooves which, in addition to allowing the fitting of the functional component, will also allow the foam to pass therein and create the connection between the two bodies.

Na figura 4 podemos ver o detalhe da zona lateral da travessa e o respectivo corte E-E que pretende esquematizar outra configuração para os componentes funcionais sem a utilização de ranhuras na estrutura principal e sem patilhas nos componentes funcionais. Nesta zona, o corpo principal (12) e o componente funcional (19) são posicionados e a espuma é introduzida no espaço disponível no interior do corpo principal (12) e no interior do espaço (10' ) criado entre este corpo e o componente. A espuma metálica (10) consegue ocupar o espaço vazio através das aberturas (30), presentes no componente funcional.In figure 4 we can see the detail of the side zone of the cross-member and the respective cut-off E-E, which wishes to diagram another configuration for the functional components without the use of grooves in the main frame and without tabs on the functional components. In this zone, the main body 12 and the functional member 19 are positioned and the foam is introduced into the space available within the main body 12 and within the space 10 'created between this body and the component . The metal foam 10 is able to occupy the empty space through the apertures 30, present in the functional component.

No entanto, se estivermos a falar nos esforços à tracção, a resistência é quase na totalidade suportada pela espuma metálica. Dependendo da zona em análise, a resistência da espuma pode ser insuficiente para atender ao requisito da travessa.However, if we are talking about tensile stresses, the resistance is almost entirely supported by the metallic foam. Depending on the zone being tested, the foam resistance may be insufficient to meet the crosshead requirement.

Para reforçar as zonas em que a resistência à tracção não é totalmente garantida pela espuma metálica (10), podemos usar meios de fixação (51, 52), conforme 15 esquematizado nas figuras 2, 5 e 6.In order to reinforce the areas where the tensile strength is not fully guaranteed by the metal foam 10, we can use fastening means 51,52 as shown schematically in Figures 2, 5 and 6.

Estes meios de fixação, de acordo com o modelo de realização do invento, podem ser porcas, parafusos / veios, ou conjunto de ambos.These fastening means, in accordance with the embodiment of the invention, may be nuts, bolts / shafts, or a combination thereof.

Assim, tanto o componente funcional como a estrutura principal metálica são furadas e atravessadas em todo o seu diâmetro por um parafuso que vai dar a resistência adicional à zona em questão, com o objectivo de cumprir com os requisitos da travessa.Thus, both the functional component and the main metal structure are pierced and traversed throughout its diameter by a screw which will give additional strength to the area in question in order to comply with the requirements of the cross-member.

Na figura 5 podemos ver um detalhe da zona que faz a ligação com os pilares A dos veículos motorizados. Tanto o componente funcional (19) como o corpo principal (12) são furados em dois lados opostos para possibilitar a passagem do parafuso (52) e reforçar a ligação entre ambos. Posteriormente é introduzida a espuma metálica (10) que vai ocupar o espaço disponível no interior da estrutura principal metálica (12) e promovendo a sua ligação.In figure 5 we can see a detail of the zone that connects with the pillars A of motorized vehicles. Both the functional member 19 and the main body 12 are pierced on two opposing sides to enable passage of the screw 52 and strengthen the connection therebetween. Subsequently the metal foam 10 is introduced which will occupy the available space within the metallic main frame 12 and promote its connection.

Na figura 6 podemos ver o detalhe da zona de ligação entre os dois corpos (11, 12) principais que, tal como na figura 5, é reforçado por um parafuso (51) que atravessa os dois corpos ao longo do seu diâmetro, sendo posteriormente introduzida a espuma metálica (10) no interior dos dois corpos principais, ocupando todo o espaço disponível e promovendo a sua ligação. 16In figure 6 we can see the detail of the connecting zone between the two main bodies (11, 12) which, as in figure 5, is reinforced by a screw (51) that crosses the two bodies along its diameter, being later the metal foam (10) is introduced into the two main bodies, occupying all available space and promoting its connection. 16

Lisboa, 11 de Novembro de 2013Lisbon, November 11, 2013

Claims

1. A method of joining components by means of metallic foams (10) applied to a motor vehicle (1), characterized in that a metal foam core (3) is introduced into the main metal structure of the crosspiece (1) (10), wherein all the spaces therein, as well as all the holes in the functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19) which are connected to the said crosspiece are filled by the metal foam ); the connection between the different elements constituting the main metal structure and between the latter and the different functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19) of the beam (1) is effected by said metal foam (10); the connection between the metal main structure and the various functional components (13, 15, 16, 17, 18, 19) is effected by mechanical locking, the contact between the metal foam (10) and the remaining members of the beam being established, whereby the base material of either the main structure or the functional components is present.

A method of joining components by applying metal foams (10), applied to sleepers (1) for motor vehicles, according to claim 1, characterized in that the metal foam core (10) has a density lower than the base material of the two main bodies (11, 12) of the main structure of the cross member (1).

A method of joining components by applying metal foams according to claim 1, characterized in that the various functional components (15, 16, 17, 18) of one or more tabs (61, 61) are provided. (1) through pre-existing grooves (60, 60 ') in the main frame, and wherein each tab has one or more side apertures (62), which enables the components mechanical locking by filling the grooves (60, 60 ') by said metal foam (10).

A method of joining components by applying metal foams according to claim 1, characterized in that the insertion of the tabs (61, 61 ') of the various functional components (15, 16, 17, 18) into the (1) is made in a pre-existing groove (60, 60 ') in the main frame, which in the case that the respective tabs completely cross the main body of the crosspiece, are in duplicate number the number of tabs of the component, thereby allowing the full and simultaneous passage of the tabs on opposite faces of the same main frame of the cross member (1). 3

A method of joining components by applying metal foams according to claim 1, characterized in that fastening means, nuts, screw / threaded shaft, or a set of both (51, 52) are added to the critical areas of the beam, where the local stresses and deformations are higher, the interconnection between the threaded bolts / shafts, the main structure and the functional components is promoted in the same way by the introduction of the metallic foam inside the main frame . Lisbon, November 11, 2013