PT1350711E - Estrutura de suporte híbrida para o painel de instrumentos de um veículo e processo para a fabricação do mesmo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "Estrutura de suporte hibrida para o painel de instrumentos de um veiculo e processo para a fabricação do mesmo" A presente invenção refere-se em geral à indústria automóvel e, em especial, a uma estrutura de suporte hibrida para o painel de instrumentos de um veículo, e a um processo para a sua fabricação. Apresenta-se na patente DE-A-19 626 441 um painel de instrumentos para veículos de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. 0 painel de instrumentos de um veículo é uma unidade complexa, que compreende múltiplos dispositivos e controlos, tais como o painel de instrumentos, o conjunto de distribuição de ar no interior do compartimento dos passageiros do veículo, o painel de controle para o conjunto da distribuição de ar, o módulo do saco do ar, etc. A estrutura de suporte de um painel de instrumentos compreende uma travessa, feita de uma folha metálica dobrada, que tem uma forma alongada, ao longo de um eixo principal e desenhada para ser fixada no corpo do veículo. A referida travessa constitui um elemento de suporte de cargas, para suportar todo o conjunto do painel de instrumentos. São conhecidas estruturas de suporte híbridas, nas quais se faz a moldação conjunta de material 2 plástico na travessa metálica para formar um conjunto de distribuição de ar e áreas de fixação nas quais se instalam, por exemplo, um módulo do saco de ar e vários componentes ou dispositivos eléctricos e electrónicos que fazem parte do conjunto do painel de instrumentos. Em particular, o conjunto de distribuição do ar compreende uma conduta de distribuição de ar, que se estende paralelamente à travessa, e uma caixa de distribuição que define uma ou mais câmaras, que comunicam com a conduta. O conjunto de distribuição de ar é obtido por meio de injecção de material plástico, e é fixado na travessa, por co-moldação, isto é, por injecção de material plástico na travessa metálica.

Um dos problemas que se encontram na produção de uma estrutura de suporte híbrida deste tipo é representado pelos coeficientes de dilatação térmica diferentes da travessa e do material plástico nela co-moldado. Quando se instala o conjunto do painel de instrumentos num veículo, os ciclos de aquecimento e refrigeração produzem uma dilatação térmica diferenciada, da parte de material plástico e da parte metálica da estrutura de suporte híbrida. A dilatação térmica deste tipo produz tensões no material plástico, que podem conduzir à rotura. 3

Para ultrapassar os inconvenientes referidos, o objecto da presente invenção consiste numa estrutura de suporte híbrida, para o painel de instrumentos de um veículo, bem como a um processo com as características que são o objecto das reivindicações.

Uma forma de realização da presente invenção resultará claramente a partir da descrição de pormenor que se segue, proporcionada puramente a título de exemplo não limitativo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

As fig. 1 a 3, representações esquemáticas de um processo para a produção de uma estrutura de suporte híbrida de acordo com a presente invenção;

As fig. 4 e 5, respectivamente, vistas de frente e de trás da parte indicada pela seta (IV) na fig.3;

As fig. 7, 8 e 9, cortes transversais feitos pelas linhas (VII-VIII, VIII-VIII, IX, IX) , respectivamente, da fig. 6.

Com referência às fig. 1 a 3, uma estrutura de suporte híbrida de acordo com a presente invenção é produzida, a partir de um elemento cruzado (10), feito de 4 folha metálica dobrada, com uma secção transversal genericamente na forma de C, e uma peça alongada, ao longo de um eixo principal, com a referência (12) na fig. 1. A travessa (10) está provida de furos (14) para a fixar no corpo do veículo, e furos (16) para facilitar a ancoragem do material de plástico moldado. A travessa (10) é introduzida no interior da matriz de moldação de um aparelho de moldação por injecção (não representado), na qual, num passo de moldação, se injecta um primeiro material plástico numa primeira base de moldação por injecção da matriz, sendo a referida base desenhada para formar um conjunto de distribuição de ar. A fig. 2 ilustra o componente que é obtido no final deste passo de fabricação intermédio. 0 conjunto de distribuição de ar é globalmente designado por (18) e compreende uma conduta de distribuição de -ar (20), que se estende paralelamente à travessa (10), e uma caixa de distribuição (22), formada integrada com a conduta (20) e tendo uma porção(24) co--moldada numa área correspondente do elemento cruzado ou travessa (10) Como se ilustra na fig. ^ r a caixa de distribuição (22) é ancorada numa área substancialmente central do elemento cruzado (10 ) e 3. conduta de distribui ção (20) tem duas secções laterais (2 6) que se estendem, em cantiléver, a partir da caixa de distribuição (22) . A porção (24) para a ancoragem da caixa de distribuição (22) envolve completamente a travessa (10) e é 5 termicamente fixada nesta última, sem qualquer possibilidade de movimento relativo.

Num passo subsequente do processo de moldação injecta-se um segundo material plástico de um tipo diferente do material plástico que forma o conjunto (18) de distribuição do ar, para formar pelo menos um suporte ancorado na travessa (10) e ligado, da maneira que será descrita a seguir, a uma porção lateral correspondente (26) da conduta de distribuição (20). A fig. 3 ilustra a estrutura de suporte de acordo com a invenção, no fim deste outro passo de moldação. Como pode ver-se a partir da fig. 1, neste segundo passo de moldação, formam-se um primeiro suporte (28) e um segundo suporte (30), que são ancorados, por meio da co-moldação, na travessa (10) de lados opostos, relativamente à caixa de distribuição (22). Também os suportes (28, 30) são fixados firmemente na travessa (10), sem qualquer possibilidade de movimento em relação ao primeiro.

De preferência, o primeiro passo de moldação de injecção, para moldar o conjunto de distribuição (18), e o segundo passo de injecção, para moldar os suportes (28, 30), são ambos realizados no interior da mesma matriz. Os passos da moldação são separados um do outro pelo facto de o segundo passo ter lugar depois de o material injectado no 6 primeiro passo de moldação ter já endurecido. Os dois passos de moldação podem ser realizados por ordem inversa, relativamente ao que aqui se descreveu, isto é, podem injectar-se primeiro os suportes (28, 30) e depois disso pode moldar-se, por injecção, o conjunto de distribuição. De preferência, as partes co-moldadas, feitas de material plástico, são providas de nervuras de reforço, para aumentar a rigidez da estrutura. De acordo com a presente invenção, as primeira e segunda operações de moldação são realizadas para estabelecer uma ligação mútua entre a conduta de distribuição (20) e os suportes (28, 30), que permite liberdade de movimento relativo, numa direcção paralela ao eixo principal (12). Isso consegue-se criando uma ligação soldada ou química, na área de ligação mútua entre o suporte (28, 30) e a conduta de distribuição (20). Como se ilustra com mais pormenor a seguir, as superfícies de ligação entre os suportes (28, 30) e a conduta de distribuição (20) são configuradas de modo a formar uma guia paralela à travessa (10), que não impeça os movimentos relativos entre as superfícies de ligação numa direcção paralela ao eixo principal (12). A ligação na forma de uma guia entre os suportes (28, 30) e o canal de distribuição (20) é, além disso, proporcionada para impedir movimentos relativos, em direcções perpendiculares ao eixo principal (12) . 7

Uma maneira particularmente simples e eficaz de obter este tipo de ligação consiste em utilizar materiais plásticos diferentes e não compatíveis quimicamente entre si, para formar o conjunto de distribuição (18) e o suporte (28, 30). De preferência, os dois materiais plásticos são materiais políméricos com estruturas diferentes; por exemplo, o primeiro material pode apresentar uma estrutura amorfa, enquanto que o segundo material pode ter uma estrutura cristalina. A título de exemplo , o material plástico que forma o conjunto de distribuição (26) pode ser acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) ou ainda uma mistura de ABS e policarbonato, e o material que constitui os suportes (28, 30) podendo ser um homopolímero de polipropileno ou ainda um copolimero de polipropileno. Os dois suportes (28, 30) têm a função de ligar as extremidades laterais (26) da conduta de distribuição (20) ao elemento cruzado ou travessa metálica (10), podendo, além disso, ser usados para fixação dos dispositivos ou componentes que fazem parte do conjunto do painel de instrumentos. Por exemplo, o suporte (28) pode ser usado para a fixação de uma caixa de fusíveis (não ilustrada), podendo o suporte (30) ser usado para instalar o conjunto do saco de ar para o passageiro.

As fig. 4 e 5 ilustram a maneira como um dos suportes, neste caso o suporte (28), pode ser fixado, por 8 meio de co-moldação, na travessa (10) e ser ligado na conduta de distribuição (26). A superfície de ligação entre a-conduta (20) e o suporte (28) está designado por (32) . Nesta área, um dos materiais plásticos é injectado na superfície exterior do outro material, que já foi formado, e, graças à natureza diferente do material plástico, não se estabelece qualquer ligação química, nem se realiza a fusão entre os dois materiais. A superfície de ligação pode ter uma forma substancialmente em C, disposta de modo que deixe liberdade de deslizamento mútuo na direcção do eixo principal do elemento cruzado metálico (10).

Nas fig. 6 a 9 estão ilustrados outros pormenores de construção da estrutura de suporte de acordo com a presente invenção. Em particular, na fig. 8 pode ver-se que a caixa de distribuição (22) define uma câmara de distribuição principal (34) e uma câmara de distribuição para o desembaciamento/descongelação do fluxo de ar (36). Ambas as câmaras (34, 36) comunicam, na parte superior, com a conduta de distribuição (29) . A câmara de distribuição principal (34) comunica ainda com aberturas (38) para a distribuição do fluxo de ar para as saídas de distribuição frontais.

Nas fig. 7 e 8, pode ver-se que a conduta de distribuição (20) é aberta em cima e está desenhada para 9 ser fechada na parte superior do painel de instrumentos (não ilustrado) . A conduta de distribuição (20) tem um diafragma longitudinal (40), que divide a conduta (20) num' canal de distribuição para o ar de desembaciamento/descongelação no canal (44). Como pode ver--se nas fig. 7 e 9, na superfície de ligação (32) entre os suportes (28, 30) e o canal (20), podem prover-se nervuras longitudinais (46), paralelas à travessa (10), de modo que a ligação entre cada um dos suportes (28, 30) e a conduta de distribuição (20) é rígida em direcções perpendiculares à travessa (10), havendo a possibilidade de movimento relativo apenas numa direcção paralela à travessa (10).

Quando a estrutura de suporte, de acordo com a presente invenção for sujeita a uma variação da temperatura, a dilatação térmica predominante é na direcção da travessa (10). Visto que o material metálico que forma a travessa (10) e o material plástico que forma a conduta de distribuição (20) têm coeficientes de dilatação térmica diferentes um do outro, estes componentes ficarão sujeitos a uma dilatação térmica diferenciada, ao longo do eixo da travessa (10) . Graças à ligação móvel entre os suportes (28, 30) e a conduta de distribuição (20), a estrutura de suporte, como um todo, fica livre para se deformar de maneira diferenciada, sem quaisquer tensões induzidas no material plástico. Em particular, as partes que são fixadas 10 rigidamente à travessa movem-se conjuntamente com esta última, na direcção do eixo principal, concentrando-se os movimentos da dilatação térmica diferenciada nas áreas de ligação entre a conduta (20) e os suportes (28, 30). Nestas áreas, pode haver movimentos relativos, no intervalo de ± 3mm.

Lisboa, 19 de Outubro de 2006

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura de suporte híbrida para o painel de instrumentos do veículo, que compreende: - uma travessa metálica (10), que tem uma forma alongada ao longo de um eixo principal (12); e - uma conduta (18) de distribuição de ar feita de material plástico, que inclui pelo menos uma conduta com forma alongada (20) que se estende paralelamente à travessa (10), e uma caixa (22) de distribuição do ar, ancorada à travessa metálica (10), por co-moldação, caracterizada por compreender pelo menos um suporte (28, 30) feito de material plástico, ancorado na travessa (10) por co--moldação e ligado à referida conduta de distribuição de ar (20), de modo a permitir o movimento relativo, livre, entre a conduta (20) e o suporte (28, 30), numa direcção paralela ao referido eixo principal (12).
2. 2. Estrutura de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a conduta de distribuição (20) e o referido suporte (28, 30) estarem mutuamente ligados por meio de uma superfície de guia (32), que permite o deslizamento mútuo numa direcção paralela ao referido eixo principal atrás referido (12). 2
3. 3. Estrutura de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a referida superfície de acoplamento (32) impedir movimentos relativos em direcções perpendiculares ao referido eixo principal (12).
4. 4. Estrutura de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a conduta de distribuição (26) e o referido suporte (28, 30) serem feitos de materiais piá sticos diferentes e não compatíveis quimicamente entre si.
5. 5. Estrutura de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por um primeiro dos referidos materiais plásticos apresentar uma estrutura amorfa e um segundo dos materiais plásticos apresentar uma estrutura cristalina.
6. 6. Estrutura de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o referido material plástico de estrutura amorfa ser constituído por ABS ou uma mistura de ABS e policarbonato.
7. 7. Estrutura de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o referido material plástico de estrutura cristalina compreender um homopolímero de polipropileno ou um copolímero de polipropileno. 3 Processo para a fabricação de uma estrutura de suporte híbrida para o painel de instrumentos de um veículo, que compreende os passos de: proporcionar uma travessa metálica com uma forma alongada, ao longo de um eixo principal; co-moldação de um primeiro material plástico, numa parte da travessa (10), para formar um conjunto de distribuição de ar, que inclui pelo menos uma conduta de forma alongada (20) e uma caixa de distribuição (22), ancorada na travessa (10), por co-moldação; e injecção de um segundo material plástico de modo a formar pelo menos um suporte (28, 30)co-moldado (10) e ligado à referida conduta de distribuição (20) de modo a ter liberdade de movimento relativo entre a conduta (20) e o referido suporte (28, 30), numa direcção paralela ao referido elemento cruzado ou travessa. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a injecção do segundo material plástico ser feita no mesmo aparelho de moldação por injecção, depois da solidificação do primeiro material plástico. Lisboa, 19 de Outubro de 2006