MXPA97008888A - Miembro de refuerzo estructural compuesto - Google Patents

Abstract

Un miembro estructural reforzado tiene un miembro de refuerzo en forma de"W"que lleva un material a base de resina térmica expansible. El miembro de refuerzo en resina de"W"se coloca en el canal de un miembro estructural hueco por encima de un pasador transversal que se ajusta a través de la ranura del miembro de refuerzo. El miembro estructuralse calienta para expandir el material a base de resina que retiene el miembro de refuerzo en su sitio, reforzando significativamente de esta manera el miembro estructural.

Description

"MIEMBRO DE REFUERZO ESTRUCTURAL COMPUESTO" CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona generalmente con miembros estructurales de carrocería de automóviles y, más especificamente, se relaciona con miembros de refuerzo para aumentar la resistencia de los miembros estructurales de la carrocería de automóviles.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En un número de aplicaciones de diseño, particularmente en la industria de automóviles, es esencial proporcionar miembros estructurales que son de peso ligero y que sin embargo tienen altas características de resistencia. Un número de aleaciones de metal exóticas y semejantes se han propuesto por otros en el pasado para usarse para formar miembros estructurales de gran resistencia; sin embargo, en algunas aplicaciones, incluyendo la industria de automóviles, el costo de estas aleaciones típicamente es prohibitivo. Por consiguiente, hay una necesidad para miembros de refuerzo estructurales que son de peso ligero, y de bajo costo y que se pueden usar para complementar las estructuras de diseño existentes. Hay un agregado considerable de transacciones de la técnica anterior con el refuerzo de componentes estructurales de vehículo de motor. En la Patente Norteamericana Número 4,901,500 denominada "Light-Weight Composite Beam", se da a conocer una viga de refuerzo para una puerta del vehículo que comprende un miembro de metal en forma de canal abierto que tiene una cavidad longitudinal que se llena con un material a base resina termoendurecible o termoplástica. En la Patente Norteamericana Número 4,908,930 denominada "Method of Making a Torsión Bar", se describe una barra de torsión hueca reforzada con una mezcla de resina con material de relleno o carga. El tubo se corta a la longitud deseada y se carga con un material a base de resina. En la Patente Norteamericana Número 4,751,249 denominada "Reinforcement Insert for a Structural Member and Method of Making and Using the Same", se proporciona una inserción de refuerzo premoldeada para miembros estructurales que se forma de una pluralidad de granulos que contienen una resina termoendurecible y un agente hinchador. La pieza premoldeada se expande y se cura en su sitio en el miembro estructural. Asimismo, en la Patente Norteamericana Número 4,978,562 denominada "Composite Tubular Door Beam Reinforced with a Syntactic Foam Core Localized in the Midspan of the Tube", se descibe una viga de puerta compuesta que tiene un núcleo base de resina que ocupa no más de una tercera parte de la perforación de un tubo de metal . En la solicitud de Patente Norteamericana Copendiente Número de Serie 245,798 presentada el 19 de mayo de 1994, denominada "Composite Lamínate Beam for Automotive Body Construction", se describe una viga laminada hueca caracterizada por gran relación de rigidez a masa y que tiene una porción externa que se separa de un tubo interno mediante una capa delgada de espuma estructural. Aún cuando en algunas aplicaciones hay ventajas para estas técnicas de refuerzo del ramo anterior, hay una necesidad de proporcionar un refuerzo para las secciones de riel que aumente la resistencia del riel, particularmente en puntos de esfuerzo, de una manera que no solo es de costo bajo sino que también se adapta fácilmente al ensamblado de producción en masa. Además, se sabe que la cianoguanidina es un agente de curación latente usada comúnmente para polímeros epoxídicos espumados. El material usado con mayor frecuencia tiene el tamaño de partícula nominal de aproximadamente 80 micrones. Para mayor reactividad, se usan algunas veces versiones micronizadas v.gr. el 90 por ciento de las partículas menores de 30 micrones. En la técnica anterior, el uso convencional de agentes de curación puede ocasionar la "combustión" del polímero espumado. Esto es debido a que el calor de la reacción de curación exotérmica no se disipa fácilmente. Sin embargo, esta solución no es práctica cuando la temperatura del horno se pregradúa para otras condiciones, es decir, para curación de pintura y condiciones semejantes.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención proporciona un miembro estructural reforzado. El miembro estructural reforzado tiene una cavidad longitudinal en donde se coloca un miembro de refuerzo. El miembro de refuerzo incluye una ranura a través de la cual se extiende un pasador u otro medio de acoplamiento. El pasador se asegura en las paredes laterales opuestas del miembro estructural. Los lados del miembro de refuerzo están abiertos y el interior del miembro de refuerzo se llena con un material a base de resina. El miembro estructural reforzado se ensambla asegurando el pasador en posición y luego dejando caer el miembro de refuerzo que se llena con el material a base de resina por encima del pasador. Los lados abiertos del miembro de refuerzo y el material a base de resina en el mismo son la paredes laterales adyacentes del miembro estructural, pasando el pasador a través de la ranura abierta del miembro de refuerzo. El miembro estructural, que puede comprender un riel de vehículo del motor se mueve a través de un horno de imprimación después de lo cual el material a base de resina se expande y se adhiere a las paredes laterales del miembro estructural, a fin de formar un ligazón intensa con las paredes internas del miembro estructural. El material a base de resina expandido crea de manera efectiva una sola estructura unitaria que comprende el miembro de refuerzo, la resina expandida y el miembro estructural . En otro aspecto, las aberturas en el miembro de refuerzo adyacentes a la parte inferior del miembro estructural permiten que la resina se expanda a través de las aberturas y se una a todavía otra superficie del miembro estructural a fin de proporcionar ligazón aún mayor del miembro de refuerzo en el miembro estructural. En todavía otro aspecto, la presente invención proporciona un material de refuerzo novedoso a base de resina epoxídica, contiene resina epoxídica, un elastómero, un material de relleno o carga, sílice fumante, esferas de vidrio de gran resistencia junto con un agente de curación, un acelerador y un agente hinchador.

En la presente invención, la resistencia total del miembro estructural se aumenta significativamente, reduciendo las grietas en los puntos de esfuerzo en donde se coloca el miembro de refuerzo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una porción de miembro de riel reforzado de conformidad con la presente invención. La Figura 2 es una vista en elevación lateral del miembro de riel de la Figura 1, parcialmente roto para ilustrar la colocación del miembro de refuerzo y el pasador transversal . La Figura 3 es una vista en perspectiva del miembro portador de refuerzo estructural antes de insertarse en el miembro estructural hueco de las Figuras 1 y 2. La Figura 4 es una sección transversal por las líneas 4 -- 4, de la Figura 3. La Figura 5 es unua vista en perspectiva del miembro estructural hueco con el pasador de refuerzo transversal antes de la inserción del miembro de refuerzo .

La Figura 6 es una vista en elevación lateral de una sección de armazón hueca parcialmente rota y refrozada de conformidad con la presente invención en otra modalidad. La Figura 7 es una sección transversal de miembro de refuerzo de la Figura 6 por la línea 7 — 7. La Figura 8 es una vista en perspectiva del miembro de refuerzo de la Figura 3, sin el núcleo a base de resina . La Figura 9 es una vista en elevación de un miembro de refuerzo en otra configuración para usarse en la presente invención. La Figura 10 es una vista en elevación de un miembro de refuerzo y el pasador de retención en otra configuración, para usarse en la presente invención. La Figura 11 es una vista de planta de la estructura mostrada en la Figura 1, pero con el núcleo a base de resina removido. La Figura 12 es una vista en elevación de un miembro de refuerzo en otra configuración, para usarse en la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Haciendo ahora referencia a la Figura 1 de los dibujos, se ve una estructura 18 reforzada que tiene un miembro 20 estructural hueco con una placa 22 superior o de cierre (mostrado en silueta) . El miembro 20 estructural tiene paredes laterales 24 y 26 opuestas y una superficie 28 de piso o inferior y por lo tanto es de la naturaleza de un miembro en forma de canal. Una varilla o pasador 30 se extiende entre las paredes laterales 24 y 26 opuestas como se muestra mejor en la Figura 5 de los dibujos. El pasador 30 sirve como un accesorio amortiguador de choque y como un miembro de retención para el miembro 32 de refuerzo. El miembro 32 de refuerzo se coloca dentro del canal o cavidad 34 longitudinal del miembro 20 estructural hueco y tiene una porción 33 portadora (que se muestra mejor en la Figura 8) que sirve como un portador o envase para el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina. En la Figura 2 de los dibujos, la pared lateral 24 se muestra parcialmente rota para revelar el miembro 32 de refuerzo y el extremo del pasador 30. El miembro 20 estructural hueco de preferencia se forma de metal, por ejemplo de acero, y es especialmente preferido un riel de un vehículo de motor. Por consiguiente, en la modalidad especialmente prpeferida, el miembro 18 estructural reforzado es una viga o riel de automóvil.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 3, 4 y 8 de los dibujos, el portador 33 tiene paredes laterales 38 y 48 externas, paredes laterales 42 y 44 internas, paredes 46 y 48 inferiores y una pared 50 de conexión de tal manera que se definan dos cavidades en forma de canal o depósitos 52 y 54. Como se muestra mejor en las Figuras 4 y 8, estas paredes definen una cavidad 56 receptora de resina en forma de "c". De esta manera, el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina forma una estructura de cuerpo de resina en forma de "c" o núcleo 58. Quedará comprendido que un número de geometrías puede ser apropiado para usarse como el portador 33 y que el diseño o configuración "w" aún cuando se prefiere solo es un de estas configuraciones. Por ejemplo, una configuración 70 corrugada, como se muestra en la Figura 9, o una estructura 72 en forma de "u" invertida como se muestra en la Figura 10, que tienen un revestimiento, externo de material a base de resina (es decir, ningunas paredes laterales externas) puede ser apropiada en una aplicación determinada. Asimismo puede ser apropiado eliminar completamente el portador 33 y utilizar un cuerpo 74 de resina autoestable como se muestra en la Figura 12. Por lo general, es suficiente que el miembro 32 de refuerzo tenga un medio para contener o sostener un cuerpo de refuerzo a base de resina y un medio para interconectarse con un medio de retención de colocación en posición tal como el pasador 30. De manera especialmente preferida, el portador 33 definirá uno o más sitios de contención o depósitos para el material de refuerzo/ligazón a base de resina, mientras que tiene todavía aberturas de tal manera que el material de refuerzo/ligazón a base de resina puede expanderse y ligarse con las paredes 24 y 26 laterales del miembro 20 estructural hueco. El espesor o grueso del portador 33 puede variar, pero típicamente es entre .025 y aproximadamente .060. Las dimensiones del miembro 32 de refuerzo deben coincidir estrechamente con el canal 34 a fin de que haya por lo menos algunos puntos de contacto entre el portador 33 y las paredes laterales 24 y 26, pero no requerirá que el canal 34 se expanda para la inserción del miembro 32 de refuerzo durante el ensamblado. El pasador 30 de preferencia es de metal y como se ha manifestado sirve para retener el miembro 32 de refuerzo en su sitio mediante acoplamiento con la ranura 60 definida por las paredes laterales 42, 44 internas, y la pared 50 de conexión del portador 33. Es especialmente preferido que cualquier holgura entre el pasador 30 y la ranura 60 sea lo suficientemente pequeña de tal manera que el miembro 32 de refuerzo no se mueva significativamente aún antes de la expansión del material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina. La composición del material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina así como el método de ensamblado del miembro 18 estructural reforzado, se describirán más completamente a continuación. En todavía otra modalidad de la presente invención, haciendo ahora referencia referencia a las Figuras 6 y 7 de los dibujos, el miembro 32' de refuerzo se muestra teniendo una pluralidad de aberturas o canales 62 a través de los cuales fluye el mataerial 36' a base de resina durante la expansión en el proceso de ensamblar. Esto forma regiones 64 de ligazón adicionales en la superficie 28' del piso del miembro 20 estructural hueco. Proporcionando las aberturas 62 de esta manera, se obtiene ligazón y resistencia de refuerzo adicionales para la estructura 18 reforzada. En esta modalidad, todas las otras particularidades del miembro 18 estructural reforzado son idénticas a aquéllas descritas en relación con la modalidad mostrada en las Figuras 1 a 5. Pueden ser apropiados un número de materiales para usarse para formar el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina. Los materiales apropiados deben tener cuerpo suficiente cuando no están curados o curados parcialmente de manera que el material no fluya significativamente hacia afuera del portador 33 una vez que se ha formado y antes de insertarse en el canal 34. Por lo tanto, se apreciará que el portador 33 recibe el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina en un paso de preparación para formar una unidad que se deja caer subsecuentementen dentro del canal 34. Además de tener cuerpo suficiente, es importante que el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina se expanda permanentemente para ponerse en contacto con las paredes laterales 24 y 26 (y la superficie 28 del piso en la modalidad mostrada en la Figura 4 y en la Figura 7) y esta expansión permanente proporciona la resistencia de compresión deseada. Es también importante que el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina se adhiera intensamente a las superficies internas del portador 33, así como las paredes laterales 24 y 26. El material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina también debe ser lo suficientemente estable térmicamente de tal manera que no se degrade a las temperaturas experimentadas en los hornos de curación de pintura y operaciones semejantes. El material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina debe también ser de peso ligero y de bajo costo y, en general, debe immpartir resistencia mecánica excelente al miembro 18 estructural reforzado. De manera más específica, el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina debe tener una densidad de aproximadamente 560 gramos por centímetro cúbico a aproximadamente 1040 gramos por centímetro cúbico antes de curarse completamente y de aproximadamente 400 gramos por centímetro cúbico a 720 gramos por centímetro cúbico una vez que se ha expandido completamente en su sitio. La resistencia a la compresión del cuerpo 58 de resina (después de expansión y curación) debe ser por lo menos de 70.30 kilogramos por centímetro cuadrado y de mayor preferencia de aproximadamente 105.45 kilogramos por centímetro cuadrado o mayor. La ligazón entre el cuerpo 58 de resina y las paredes laterales 24 y 26, en donde las paredes 24 y 26 laterales son de acero, debe ser suficiente para mantener la intensidad de la ligazón de metal/ curación. Esto reduce al mínimo la separación del cuerpo 58 de resina desde las paredes 24 y 26 laterales así como desde el portador 33. El cuerpo 58 de resina curado debe ser capaz de resistir las temperaturas en exceso de 232°C durante períodos cortos ausentes de cualquier esfuerzo significativo aplicado y temperaturas hasta de aproximadamente 80°C durantre períodos prolongados sin exhibir distorsión o segregación inducida por calor considerable. El cuerpo 58 de resina puede formarse en su sitio en el portador 33 cerrando las paredes laterales 39 y 41 abiertas del portador 33, e inyectando o vaciando un liquido o una pasta tal como un material a base de resina en el mismo. El material 36 luego puede endurecerse en su sitio mediante curación o enfriamiento. Alternativamente, el cuerpo 58 de resina puede preformarse y luego insertarse en la cavidad 56 receptora de resina que se define mediante el portador 33. Un material preferido para usarse como un material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina incluye una resina sintética, un agente auto-espumante expansible y un material de relleno o carga. Todos los porcentajes en la presente son en peso a no ser que se indique lo contrario. En una modalidad, la resina sintética comprende de aproximadamente 45 por ciento a aproximadamente 70 por ciento en peso y de preferencia de aproximadamente 50 por ciento aaproximadamente 60 por ciento en peso del cuerpo 58 de resina. Una estructura celular es especialmente preferida puesto que proporciona un material de baja densidad y alta resistencia que es resistente y sin embargo de peso ligero. El agente auto-espumante puede comprender un agente hinchador químico tal como azodicarbonamida o P, P' -oxibis (hidrazida de bencensulfonilo) que comprende de aproximadamente 0.1 por ciento a aproximadamente 10 por ciento, y de mayor preferencia de aproximadamente .5 por ciento a aproximadamente 2 por ciento en peso del cuerpo 58 de resina. Además, en algunas aplicaciones, puede ser preferible usar microesferas de plástico que pueden ser ya sea termoendurecibles o termoplásticas y que están en su estado no expandido hasta que el miembro estructural de refuerzo se caliente para que expanda el material 36. Debe quedar comprendido que el material 36 no se expande completamente hasta después de que el refuerzo 32 esté en su posición en el canal 34. Cuando se utilizan agentes hinchadores como el agente auto-espumante, comprenden de aproximadamente 0 por ciento a aproximadamente 10 por ciento, y de mayor preferencia de aproximadamente 1.5 por ciento a aproximadamente 3 por ciento en peso del cuerpo 58 de resina. Son apropiados un número de materiales de relleno o carga incluyendo microesferas de vidrio o de plástico, sílice fumante, carbonato de calcio, fibra de vidrio molida y hebras de vidrio trituradas. Un material de relleno o carga comprende de aproximadamente 20 por ciento a aproximadamente 50 por ciento en peso y de mayor preferencia de aproximadamente 25 por ciento a aproximadamente 40 por ciento en peso del cuerpo 58 de resina. Las resinas sintéticas preferidas para usarse en la presente invención incluyen resinas termoendurecibles, tales como resinas epoxídicas de una parte, resinas de éster de vinilo, resinas de poliéster termoendurecibles y resinas de uretano. El peso molecular promedio (promedio en número) del componente de resina es de aproximadamente 1,000 a aproximadamente 5,000,000. Cuando el componente de resina del material 36 es una resina termoendurecible, se incluyen distintos aceleradores tales como ureas modificadas o tricloruro de boro. Un agente de curación tal como diciandiamida se usa para curar la resina. Una cantidad funcional del 'acelerador es típicamente de aproximadamente .1 por ciento a aproximadamente 5 por ciento del peso de la resina con una reducción correspondiente en uno de los tres componentes: resina, agente autoespumante o material de relleno o carga. Pueden también ser apropiados algunos materiales termoplásticos. Una composición especialmente preferida para usarse como el material 36 y una que comprende otro aspecto de la presente invención, es un sistema epoxídico de una parte no curado que se proporciona en la forma de una "masa" de gran viscosidad que se coloca en el portador 33 como se describe anteriormente. Con la masa epoxídica de una parte preferida, el material 36 no curado y por lo tanto, el miembro 32 de refuerzo se pueden lavar, fosfatar o tratar de otra manera con una solución alcalina o acídica sin deterioración perceptible del material 36. De esta manera el material 36 en esta modalidad es resistente a los ácidos y a las bases en su estado no curado. Particularmente en aplicaciones de automóviles, esta particularidad permite que el miembro 32 de refuerzo se inserte en una etapa temprana en la línea de producción. Por consiguiente, en una modalidad preferida, el material 36 contiene en porcentaje en peso de aproximadamente 30 por ciento a 70 por ciento de resina epoxídica, de aproximadamente 0 por ciento a 20 por ciento de elastómeros tales como caucho de polibutilo, caucho acrilonitrilo-butadieno (ABR) o poliisopreno, de aproximadamente 1 por ciento a 30 por ciento de un material de relleno o carga tal como carbonato de calcio, sílice fumante, microesferas de vidrio de gran resistencia y de aproximadamente 0 por ciento a 10 por ciento del agente hinchador tal como azodicarbonamida o P, P' -oxibis (hidrazida de bencensulfonilo) . Además, el material 36 además incluye de aproximadamente 2 por ciento a 10 por ciento del agente del agente de curación tal como diciandiamida o cianoguanidina. Se ha descubierto que el tamaño del agente de curación en partículas es una particularidad importante de la formulación preferida del material 36. Proporcionando un agente de curación pulverizado o en partículas en donde el 40 por ciento de las partículas son mayores de 15 micrones de diámetro, el cual se mezcla completamente con los otros constituyentes del material 36, puede obtenerse una curación uniforme sin degradación térmica a las - lí temperaturas experimentadas en los hornos de imprimación de automóviles. En otras palabras, utilizando una resina epoxídica de una parte que contiene mezclas de cianoguanidina que tiene un contenido de partícula gruesa elevado, no hay "combustión" ni niveles de "combustión" reducidos del interior de la masa de espuma epoxídica curada. Se incluye también de preferencia de aproximadamente 0 por ciento a aproximadamente 5 por ciento del acelerador tal como ureas modificadas o tricloruro de boro en el material 36. Puede también incluirse aproximadamente de 0 por ciento a 10 por ciento de negro de carbón. En la modalidades especialmente preferida, el material 36 incluye de aproximadamente 1 por ciento a 6 por ciento de sílice hidrofóbica y aproximadamente 18 a 27 esferas de vidrio de gran resistencia que varían de aproximadamente 20 micrones a aproximadamente 400 micrones de diámetro. Las esferas de gran resistencia deben tener una dureza (resistencia al aplastamiento) de por lo menos 35.15 kilogramos por centímetro cuadrado. Las resinas epoxídicas especialmente preferidas son bisfenol sólido A y bisfenol sólido F incluyendo la resina epoxídica líquida. Una de estas resinas epoxídicas se vende como resinas DGEBPA mediante The Península Polymer Company. El elastómero especialmente preferido es el caucho de acrilonitrilo-butadieno y se vende como NIPOL 1312 por The Zeon Company de Kentucky. Un material de relleno o carga preferido es el carbonato de calcio tratado con ácido esteárico vendido como WINNOFIL SPT por The Zeneca Company de Massachusetts . La sílice fumante preferida se vende como CAB-O-SIL TS 720 por The Cabot Company de Illinois. Las esferas de vidrio de gran resistencia preferidas se venden como Burbujas de Vidrio B38 por The 3M Company de Minnesota. El agente de curación es, el elástomero de curación y el agente hinchador especialmente preferido se venden como Diciandimida G vendida por SKW de Georgia, AMICURE UR (Air Products Company de Pennsylvania) y CELOGEN OT (Uniroyal Company de Connecticut) , respectivamente. En la modalidad especialmente preferida, el material de preparación (no curado) 36 debe tener una consistencia semejante a una masa. El material 36 se puede preparar mediante técnicas convencionales tales como el mezclado de los distintos componentes juntos.

En el siguiente cuadro, se señala una formulación preferida para el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina. Debe quedar comprendido que esta formulación es únicamente preferida que son apropiadas otras formulaciones en una aplicación específica.

CUADRO I Porcentaje en peso Resina Epoxídica 50.45 Caucho de Acrilonitrilo-Butadieno 4.33 Carbonato de Calcio 5.81 Negro de Carbón 0.13 Sílice Fumante 3.55 Esfera de Vidrio de Gran Resistencia 22.40 Agente de Curación 4.33 Acelerador 1.29 Agente Hinchador 0.71 Para el ensamblado del miembro 18 estructural reforzado y haciendo ahora referencia a las Figuras 1 y 3 de los dibujos, el material 36 de refuerzo/ ligazón a base de resina se prepara y se coloa en el portador 33 como se ha descrito anteriormente. Pueden preparase un número de miembros 32 de refuerzo cargados en una sola vez y almacenarse para uso futuro. Debe quedar comprendido que en el punto de tiempo cuando el miembro 32 de refuerzo va a dejarse caer hacia el canal 34, el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina es de gran viscosidad de tal manera que es retenido dentro del miembro 32 de refuerzo pero todavía es capaz de expanderse y curarse completamente o solidificarse para formar una estructura rígida (cuerpo 58 de resina) en el canal 34 en combinación con el portador 33. Se perforan las perforaciones a través de las paredes laterales 24 y 26 y el pasador 30 se inserta en las mismas. Se apreciará que la función del pasador 30 es retener el miembro 32 de refuerzo en su sitio en el canal 34, y que pueden ser apropiados o deseables en cualquier aplicación determinado otros medios de aseguramiento tales como botones o semejantes que se extienden sólo parcialmente desde cada una de las paredes laterales 24 y 26 opuestas. De preferencia, el pasador 30 queda soldado en su sitio de tal manera que se extiende a través del canal 34 como se muestra mejor en la Figura 5 y proporciona resistencia a la estructura 18. El miembro 32 de refuerzo se deja caer dentro del canal 34 de tal manera que el pasador 30 se desliza hacia la ranura 60 para asegurar de esta manera el miembro 32 de refuerzo en su sitio (es decir, el miembro 32 de refuerzo se restringe de movimiento longitudinal a lo largo del canal 34) . En la modalidad mostrada en la Figura 1, la placa 22 superior se coloca luego sobre el miembro 20 estructural hueco y queda soldado en su sitio de tal manera que el canal 34 queda cerrado completamente. A medida que el vehículo de motor se mueve a través del horno de pintura, el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina se expande térmicamente para formar el cuerpo 58 de resina rígido que, como se manifiesta, sujeta el miembro 32 de refuerzo en el canal 34. En otras palabras, una vez que se ha expandido y solidificado completamente o curado, el miembro 32 de refuerzo, el cuerpo 58 de resina y las paredes 24 y 26 opuestas forman una masa integral de material que añade resistencia significativa al miembro 18 estructural reforzado. Aún cuando el tiempo y temperatura pueden variar considerablemente dependiendo de la selección de materiales usados para formar el material 36 de refuerzo/ligazón a base de resina, con las formulaciones preferidas señaladas en los cuadros anteriores el material 36 debe calentarse a una temperatura lo bastante elevada, dependiendo de la cantidad del acelerador, el agente de curación y la masa. La estructura- reforzada 18 tiene un número de ventajas en relación con las estructuras de la técnica anterior. Mediante la colocación estratégica del miembro 32 de refuerzo en los puntos de esfuerzo, se pueden reducir la fatiga del metal y agrietamiento sin el uso de metales de gran espesor para formar el miembro 20 estructural. Por lo tanto se prefiere que el portador 32 ocupe menos de la mitad del volumen de la estructura 20, es decir, de la cavidad 34. Se apreciará también que la configuración preferida del portador 33 da por resultado la formación de una serie (tres en el diseño preferido en forma de "w") de estructuras en forma de "u" o en forma de columna que se extienden entre las paredes laterales 24 y 26. La resistencia a lae fuerzas de compresión y el par de torsión del pasador a lo largo de un eje a través de las paredes laterales 24 y 26 y por lo tanto, a lo largo de la longitud de las columnas, es significativa. Se apreciará que el portador 33 actúa como un envase para el cuerpo 58 de resina que mantiene el cuerpo 58 contra combado, agrietamiento o exfoliación así como que actúa como un mecanismo de manejo. Esto es particularmente importante cuando el cuerpo 58 de resina es la unidad portadora de carga principal. A su vez, el cuerpo 58 de resina estabiliza al portador 33 de tal manera, que el portador 33 no se comba antes del tiempo en que el cuerpo 33 de resina actúe como una estructura de soporte. Aún cuando se ha mostrado y descrito en la presente una modalidad específica de esta invención, se comprenderá que la invención no queda limitada a lal misma puesto que pueden hacerse muchas modificaciones, particularmente por aquellas personas expertas en la técnica en vista de esta exposición. Se propone por lo tanto que la presente invención ampare cualesquiera de aquellas modificaciones que queden dentro del verdadero y espíritu del alcance de esta invención.

Claims (22)

R E I V I N D I C A C I O N E S:

1. Un miembro estructural reforzado que comprende : un miembro estructural que define un espacio; un miembro de refuerzo colocado en el espacio, el miembro de refuerzo tiene una porción portadora y una porción expandida térmicamente, en donde la porción portadora es un portador para la porción térmicamente expandida, la porción expandida térmicamente queda ligada al miembro estructural y a la porción portadora; y un medio para retener el miembro de refuerzo en el miembro estructural.

2. La invención de conformidad con la reivindicación 1, en donde la porción portadora tiene por lo menos una abertura a través de la cual se extiende una porción de la porción térmicamente expandida, la porción extendida de la porción térmicamente expandida queda ligada al miembro estructural citado.

3. La invención de conformidad con la reivindicación 1, en donde la porción del portador define una ranura y en donde el medio de retención incluye una proyección fijada al miembro estructural y que se proyecta hacia el espacio, la proyección estando colocada por lo menos parcialmente en la ranura para retener el miembro de refuerzo en ese espacio.

4. La invención de conformidad con la reivindicación 1, en donde la porción térmicamente expandida es un material a base de resina.

5. La invención de conformidad con la reivindicación 1, en donde el miembro estructural es una sección de riel de metal, la porción del portador tiene una geometría que define tanto una ranura como por lo menos un depósito, la porción térmicamente expandida es un material a base de resina colocado en el depósito, el medio de retención es una proyección que se extiende hacia el espacio y que está fijada al miembro estructural, la proyección se extiende hacia la ranura para retener en su sitio al miembro estructural.

6. La invención de conformidad con la reivindicación 5, en donde la porción del portador es una lámina de metal en forma de "w" que tiene dos porciones de depósito, una de las porciones de depósito se coloca en una ranura y la otra de las porciones de repuesto se coloca en el otro lado de la ranura, la porción térmicamente expandida está colocada en ambos de los depósitos.

7. La invención de conformidad con la reivindicación 5, en donde la lámina de metal en forma de "w" tiene un eje longitudinal que pasa a través de ambos depósitos y un eje transversal perpendicular al eje longitudinal, y en donde la ranura es una canal que se extiende a lo largo del eje transversal, el miembro estructural tiene paredes laterales opuestas, y la lámina de metal en forma de "w" estando colocado en ese espacio con el eje transversal extendiéndose desde una de las paredes laterales opuestas a la otra de las paredes laterales opuestas.

8. Un miembro estructural reforzado que comprende: un riel de acero que tiene paredes laterales opuestas y que define un canal longitudinal, el canal longitudinal queda a lo largo de un eje longitudinal; colocado en el canal, un miembro de refuerzo de soporte de resina que define una cavidad formado de metal colocado en el canal, el miembro de refuerzo de soporte de resina tiene por lo menos una estructura en forma de columna y por lo menos una ranura, la estructura en forma columna tiene un eje de columna a lo largo de la longitud de la estructura en forma de columna, extendiéndose el eje de la columna entre las paredes laterales opuestas perpendiculares al eje longitudinal; un pasador fijado al riel de acero y que se extiende hacia la ranura; y - 2! un núcleo base de resina colocado en una cavidad definida por el miembro de refuerzo de soporte de resina que define la cavidad, un núcleo a base de resina estando adherido a la pared lateral y al miembro de refuerzo de soporte de resina que define la cavidad.

9. La invención de conformidad con la reivindicación 8, en donde el núcleo base de resina se forma de un material a base de resina térmicamente expandido .

10. La invención de conformidad con la reivindicación 8, en donde el miembro de refuerzo de soporte de resina que define la cavidad tiene una configuración en forma de "u" que define tres estructuras en forma de columna.

11. Una inserción de refuerzo para reforzar un miembro estructural hueco, la inserción comprende: una porción del portador de metal que define un espacio receptor de resina y una ranura receptora de pasador; y una porción a base de resina colocada en el espacio receptor de resina, estando la porción a base de resina menos completamente expandida y menos completamente curada.

12. La invención de conformidad con la reivindicación 11, en donde la porción del portador de metal tiene la forma de una W.

13. Un miembro estructural de refuerzo que comprende : un miembro estructural que define un espacio; un miembro de refuerzo colocado en ese espacio, el miembro de refuerzo consiste esencialmente de un cuerpo base de resina expandido térmicamente ligado al miembro estructural, definiendo además el cuerpo a base de resina una ranura; y un medio para retener el miembro de refuerzo en el miembro estructural, incluyendo el medio de retención un medio para acoplarse en la ranura.

14. La invención de conformidad con la reivindicación 13, en donde el medio de retención es un pasador asegurado en el miembro estructural.

15. Un método para reforzar un miembro estructural que comprende los pasos de: formar un portador de metal, el portador de metal define un espacio receptor de resina y una ranura; aplicar un material a base de resina expansible portador en el espacio receptor de resina; proporcionar un miembro estructural hueco que tiene una cavidad longitudinal y asegurar un pasador al miembro estructural hueco en la cavidad; colocar el portador de metal con el material a base de resina en el mismo en la cavidad y con el pasador pasando a través de la ranura; y expandir el material a base de resina para ligar el portador al miembro estructural.

16. La invención de conformidad con la reivindicación 15, en donde el material a base de resina expansible se expande térmicamente y en donde el paso de expansión se lleva a cabo calentando el miembro estructural .

17. Un riel de refuerzo para un vehículo de motor que comprende: una sección de riel hueca que tiene una pared lateral opuesta que define un canal longitudinal; un pasador que tiene un extremo fijado a una pared lateral y el otro extremo fijado a la otra pared lateral; una tira de metal en forma de "w" que define dos depósitos y una ranura; un núcleo base de resina térmicamente expandido ligado al portador de metal en forma de "w" en los depósitos; la tira de metal en forma "w" se coloca en la sección de riel hueca entre la pared lateral opuesta y queda ligada a las paredes laterales mediante el núcleo base de resina; y el pasador está en posición en la ranura.

18. La invención de conformidad con la reivindicación 18, en donde el riel tiene una pared inferior que conecta la pared lateral opuesta, y la tira de metal en forma de "w", tiene por lo menos una abertura en la misma a través de la cual se extiende una porción del núcleo a base de resina, la porción extendida del núcleo estando ligada al piso.

19. La invención de conformidad con la reivindicación 1, en donde la porción expandida contiene resina epoxídica, un elastómero, sílice fumante, microesferas de vidrio de gran resistencia, un agente hinchador y un agente de curación.

20. La invención de conformidad con la reivindicación 19, que además incluye un material de relleno o carga y un acelerador.

21. Una composición para reforzar los miembros estructurales que comprende: resina epoxídica; un elastómero; sílice fumante; microesferas de vidrio de gran resistencia; un agente hinchador; y un agente de curación.

22. La invención de conformidad con la reivindicación 21, en donde el elastómero es un caucho de acrilonitrilo-butadieno .