BR0309132B1 - estrutura de nó tridimensional e processo para a fabricação de uma estrutura de nó. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA DE NÓ TRIDIMENSIONAL E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE NÓ".

A presente invenção refere-se a uma estrutura de nó tridimensi- onal formada por perfis ocos para um chassi de veículos, e a um processo para sua fabricação.

Estruturas de nó para chassis de veículos são conhecidas em várias execuções. A patente EP 0568 213 B1 descreve uma estrutura de nó tridimensional com uma peça de junção para juntar elementos de um chassi para veículos. A peça de junção consiste em um perfil em U, preferencial- mente prensado por extrusão, com duas placas laterais e com uma placa de nervura unindo as duas placas laterais onde é inserido um elemento de su- porte que é unido a este por meio de colagem. Nos lados externos de uma placa lateral e da placa de nervura são fixadas peças salientes essencial- mente em forma de paralelepípedos, em cuja face frontal podem ser encai- xados outros elementos de suporte e colados com a peça de junção, de mo- do que em resultado os elementos de suporte podem ser unidos para forma- rem uma estrutura de nó estável em modo de construção completo. A des- vantagem desta construção é, porém, que exige um componente adicional para juntar os elementos de suporte na forma de uma peça de junção, o que causa um aumento não desejado do peso total do chassi.

Na patente EP 0 568 251 B1 é descrito um chassi para veículos que consiste em vários grupos estruturais na base de perfis ocos. Os perfis ocos são unidos uns com os outros por meio de estruturas de nó de diversos tipos, em posição estendida ou angular, de preferência em posição de ângu- lo reto. A junção de perfis dispostos em ângulo um em relação ao outro, por exemplo, a junção entre a coluna B e laterais, é realizada através de uma estrutura de nó em forma de T. De acordo com uma forma de execução de um nó em T deste tipo, um primeiro perfil oco com uma seção transversal retangular possui em uma das suas extremidades dois segmentos respecti- vamente dobrados 90°, alinhados um em relação ao outro, com uma seção transversal em forma de C onde pode ser encostado um segundo perfil oco e ser juntado a este por meio de solda. A estrutura de chassi tridimensional é realizada por meio de estruturas de nó respectivamente bidimensionais. Uma estrutura de nó tridimensional, isto é, a junção mútua de perfis ocos que se estendem em três direções espaciais em um só ponto, não é prevista no caso.

Uma estrutura de nó parecida com a forma de execução acima mencionada de um nó em T é conhecida da patente DE 37 26 079 A1. Neste documento é descrita uma construção de um caixilho de porta para veículos utilitários, especialmente ônibus. O componente central dessa construção é uma estrutura de nó em T para juntar dois perfis ocos posicionados em ân- gulo reto um em relação ao outro como componentes do caixilho da porta. No caso, um dos perfis ocos é recortado longitudinalmente de tal modo na sua extremidade voltado para o outro perfil em superfícies laterais opostas, que surgem duas peças de junção em forma de U que podem ser deforma- das para se obter uma estrutura de passagem desejada, e ser encostadas no perfil a ser unido. Uma vez que o caixilho de porta é uma construção pu- ramente bidimensional, no caso, por conseguinte, também não é realizada nenhuma estrutura de nó tridimensional.

Além disso, em uma aplicação conhecida da prática da tecnolo- gia de deformação por pressão alta interna (IHU) de peso baixo em virtude de flanges de solda ausentes, são utilizados perfis ocos dobrados para a geração de uma estrutura de nó tridimensional. Porém, no caso é problemá- tico que um raio de flexão mínimo não deve deixar de ser alcançado, de mo- do que por um lado uma utilização em áreas de carroceria com um espaço construtivo pequeno muitas vezes não é possível e, por outro lado, o poten- cial de economia de peso existente permanece não utilizado.

Finalmente, a patente US 1.972.309 descreve uma estrutura de nó tridimensional consistindo em dois perfis ocos, especialmente com uma seção transversal quadrada. Para a fabricação dessa estrutura de nó, o pri- meiro perfil oco é cortado sobre um determinado comprimento, exceto um lado remanescente, e com este lado é flexionado em torno de uma das bor- das longitudinais de um segundo perfil oco de seção transversal idêntica, disposto verticalmente em relação ao primeiro perfil oco. O comprimento do recorte, no caso, corresponde à respectiva distância de borda dupla dos per- fis ocos, de modo que o lado dobrado e as extremidades que delimitam o recorte do primeiro perfil oco abrangem completamente os quatro lados do segundo perfil oco, encostando-se neles com fecho devido à forma. De a- cordo com uma realização alternativa, o primeiro perfil oco é cortado ao lon- go dos seus quatro cantos sobre todo seu comprimento, e em relação a este corte longitudinal é aberto centralmente ao longo da sua circunferência em três lados. As áreas cortadas tridimensionalmente que assim surgem nestes lados são dobrados para fora em ângulo reto, e em seguida, o primeiro perfil oco é dobrado com o lado não cortado conforme anteriormente descrito ao redor da sua borda longitudinal do segundo perfil oco, sendo que as áreas dobradas para fora se encostam como flanges em dois dos quatro lados do primeiro perfil oco.

Uma estrutura de nó construída desse modo oferece um alto grau de rigidez, porém, em relação às seções transversais dos perfis não é variável. Assim sendo, o comprimento do recorte ou do recorte das bordas longitudinais precisa ser exatamente adaptado às dimensões da seção transversal do segundo perfil oco, para atender a exigência necessária do fecho devido à forma para alcançar uma estabilidade suficiente.

Portanto, a presente invenção tem a tarefa de criar uma estrutu- ra de nó do gênero inicialmente mencionado que, possuindo uma alta rigi- dez, se destaca por um modo de construção compacto e um peso baixo.

Esta tarefa é solucionada com uma estrutura de nó tridimensio- nal que consiste em dois perfis ocos onde o primeiro perfil oco possui pelo menos um lado plano e ao longo da sua circunferência é aberto por corte, exceto uma nervura no lado plano, e é aberto por flexão em torno dessa ner- vura, e de que o segundo perfil oco possui pelo menos dois lados planos diretamente vizinhos que se encostam às extremidades voltadas uma para a outra do primeiro perfil oco, que são criadas pela abertura por meio de corte e de flexão, sendo que os dois perfis ocos nas áreas de borda do primeiro perfil oco são unidos com fecho devido ao material. Uma vantagem especial da presente invenção consiste no fato de que em virtude da abertura por corte do primeiro perfil oco com seguinte operação de flexão pode ser obtido um raio de flexão extremamente peque- no em comparação com as estruturas de nó fabricadas convencionalmente com a ajuda da tecnologia IHU1 o que possibilita um modo de construção muito compacto e também com um peso otimizado da estrutura de nó. Ao mesmo tempo é obtida uma rigidez muito alta uma vez que as paredes late- rais do segundo perfil oco que se encostam às extremidades do primeiro perfil oco reforçam a estrutura de nó agindo como chapas de anteparo do primeiro perfil oco. O uso de componentes adicionais de reforço na forma de chapas de apoio ou semelhantes, por conseguinte, já não é mais necessário o que contribui para uma construção de pouco peso.

Em uma realização da presente invenção os contornos dos dois perfis ocos se encostam um no outro o máximo possível sem fenda. Disso resulta uma distribuição melhorada das forças que no caso de uma colisão agem sobre todo o chassi o que reduz o risco de colapso de elementos indi- viduais do chassi. Especialmente a ocorrência de piques de carga em pontos individuais é evitada, já que os perfis ocos se encostam um no outro com fecho devido à forma. Uma vez que estruturas de nó tridimensionais desse tipo são utilizadas especialmente na área da cabine dos passageiros, resulta desse modo uma proteção maior para os passageiros do veículo em caso de uma colisão.

De acordo com uma outra realização da presente invenção, as extremidades do primeiro perfil oco voltadas uma para a outra possuem á- reas marginais protuberantes que se encostam ao segundo perfil oco. Estas formam zonas de junção bem aproveitáveis para a junção dos dois perfis ocos através de solda, solda fina ou um outro método de junção.

Se a estrutura de nó for utilizada em áreas do chassi que sofrem cargas especialmente grandes, é útil que na área das bordas do primeiro perfil oco, ao longo do corte de separação, sejam cortados de modo simétri- co com o corte de separação, recortes quadrados que se estendem sobre todo o raio de borda, flexionados de acordo com o raio da borda. Assim sen- do, é amplamente evitado um efeito de entalhe condicionado pela carga nos cantos das extremidades voltadas uma para a outra do primeiro perfil oco. Neste contexto é especialmente vantajoso, que os recortes recortados pos- suem esquinas arredondadas. Em caso de uso da estrutura de nó em áreas de menor carga do chassi, esta realização pode ser dispensada em favor de uma fabricação barata.

A tarefa acima colocada também é solucionada através de um processo para a fabricação da estrutura de nó de acordo com a presente invenção, com as seguintes etapas: a) Abertura através de corte de um primeiro perfil oco com pelo

menos um lado plano ao longo da sua circunferência, exceto em uma nervu- ra situada no lado plano;

b) Dobrar para fora o primeiro perfil oco parcialmente aberto em torno da nervura situada no lado plano; c) Colocação de um segundo perfil oco possuindo dois lados

planos, com estes lados, nas extremidades do primeiro perfil oco voltadas uma para a outra que resultaram da abertura através de corte e flexão para fora;

d) Junção com fecho devido ao material do segundo perfil oco com o primeiro perfil oco em suas áreas de borda.

Em virtude da abertura do primeiro perfil oco, a geometria da estrutura de nó tridimensional pode ser adaptada às condições espaciais do usuário, sem dispêndio de fabricação demasiado. No caso, o ângulo entre os dois lados planos do segundo perfil oco precisa coincidir com o ângulo de flexão, para possibilitar um contato o máximo possível sem fenda dos dois perfis ocos.

De acordo com uma outra realização do processo é previsto que antes da abertura por meio de corte, o primeiro perfil oco é deformado ao longo da sua circunferência, exceto uma nervura situada no lado plano, e que o corte de separação é aplicado de modo a passar centralmente através da deformação. Com isso podem ser geradas áreas marginais salientes com a ajuda do processo de separação nas extremidades voltadas uma para a outra do primeiro perfil oco que se encostam superficialmente nos lados pla- nos do segundo perfil oco e que criam condições geométricas favoráveis para a junção com fecho devido ao material dos dois perfis ocos, e com isso, também no que se refere à sua capacidade de suportar carga. No caso, a formação é preferencialmente criada no segundo perfil oco através de mol- dagem por pressão interna alta.

De acordo com uma outra realização vantajosa do processo é previsto que a abertura por corte do primeiro perfil oco é feita com corte a raio laser. Isto produz bordas cortadas precisamente, com que também é facilitada a junção com fecho devido ao material dos perfis ocos.

Os perfis ocos podem ser juntados por meio de solda ou solda fina, onde o uso de raio laser é especialmente vantajoso para solda ou solda fina.

Em seguida a presente invenção é explicada com a ajuda de um desenho mostrando um exemplo de execução. Ele mostra detalhadamente:

A Figura 1 mostra uma estrutura de nó tridimensional formada de perfis ocos de um chassi para veículos, em vista em perspectiva.

A Figura 2 mostra a estrutura de nó da Figura 1 em vista de ci- ma, vista na direção da seta A na Figura 1. A Figura 3 mostra a estrutura de nó da Figura 1 omitindo as cos-

turas de solda na vista da seta A na Figura 1.

A Figura 4 mostra a estrutura de nó da Figura 1 em seção trans- versal segundo a linha B-B da Figura 2.

As Figuras 5a a 5e mostram as etapas do processo para a fabri- cação da estrutura de nó da Figura 1.

A estrutura de nó tridimensional mostrada na Figura 1 consiste em dois perfis ocos 1, 2 que juntos formam um tripé e que são unidos entre si com fecho devido ao material. O primeiro perfil oco 1 que possui uma se- ção transversal essencialmente quadrada é aberto através de corte ao longo da sua circunferência, exceto em uma nervura 1c, e dobrado em torno da nervura 1c, de modo que surgem duas extremidades voltadas uma para a outra 1a, 1b do primeiro perfil oco 1. O segundo perfil oco 2 possui uma se- ção transversal em forma de um triângulo eqüilátero, e com seus lados 2a,2b encosta nas extremidades 1a, 1b do primeiro perfil oco 1. No caso, o ân- gulo entre os lados 2a, 2b corresponde ao ângulo de flexão, de modo que o lados 2a, 2b encostam-se nos lados frontais das extremidades 1a, 1b do primeiro perfil oco 1 o máximo possível sem fenda.

As duas extremidades 1a, 1b do primeiro perfil oco 1 possuem ao longo do seu corte de separação áreas de borda 1a, 1e, 1f dobradas, que se encostam nos lados 2a, 2b do segundo perfil oco 2. Com sua extremida- de no lado frontal o segundo perfil oco 2 termina de modo aproximadamente rente às áreas de borda 1d dobradas das extremidades 1a, 1b, de onde re- sulta a forma mencionada de um tripé. Um prolongamento para além do pri- meiro perfil oco 1, porém, é possível. As duas extremidades 1a, 1b do pri- meiro perfil oco 1, nas suas áreas de borda dobradas 1d, 1e, são unidas com os lados do segundo perfil oco através de costuras de solda 3a, 3b, 3c. A borda comum 2c dos lados 2a, 2b do segundo perfil oco 2 é unida com a nervura 1c do primeiro perfil oco 1 por meio de uma costura de solda 3d.

As Figuras 2 e 3 mostram a estrutura de nó em uma vista de ci- ma, sendo que na Figura 2, por motivos de melhor visibilidade é omitida a apresentação das costuras de solda. Nas Figuras 5a a 5e são mostrados as diversos etapas de pro-

cesso para a fabricação da estrutura de nó. Conforme mostra a Figura 5a, primeiramente é feita uma deformação 1x em três lados do primeiro perfil oco 1 ao longo da sua circunferência por meio do processo de deformação de alta pressão interna. Depois, o primeiro perfil oco 1 é aberto através de corte ao longo do centro da deformação 1x, de preferência, por meio de cor- te a raio laser, exceto em uma nervura 1c no quarto lado não deformado (Fi- gura 5b). Nisso, a ferramenta de corte é guiada de tal modo que na área das bordas do primeiro perfil oco 1 são cortados recortes quadrangulares de mo- do simétrico ao corte de separação que se estendem sobre todo o raio de borda, que são curvados de acordo com o raio da borda. Em virtude disso são geradas ao longo do corte de separação áreas de borda 1d, 1e, 1f pro- tuberantes. Em seguida, o primeiro perfil oco 1 é aberto por flexão em torno da nervura 1c no ângulo de flexão α (Figura 5c). Em uma próxima etapa, o segundo perfil oco 2 é posto nas extremidades 1a, 1b do primeiro perfil oco 1 com seus lados 2a, 2b, cujo ângulo englobado corresponde ao ângulo de flexão a, (Figura 5d), de modo que todas as áreas de borda protuberantes1d, 1e, 1f encostam-se nos lados 2a, 2b. Em uma última etapa mostrada na Figura 5e, as extremidades 1a, 1b do primeiro perfil oco 1 são soldados com os lados 2a, 2b do segundo perfil oco 2 nas áreas de borda protuberantes1 d, 1e, 1f. Além disso, a nervura 1c é soldada com a borda comum 2c dos lados 2a, 2b.

Claims (11)

1. Estrutura de nó tridimensional formada de dois perfis ocos (1, .2) de um chassi para veículos, caracterizada pelo fato de que o primeiro per- fil oco (1) possui pelo menos um lado plano, é cortado ao longo da sua cir- cunferência, exceto em uma nervura (1c) situada no lado plano, e é dobrado em torno dessa nervura (1c), e o segundo perfil oco (2) possui pelo menos dois lados planos diretamente vizinhos que se encostam nas extremidades voltadas uma para a outra (1a, 1b) surgidas em virtude da abertura por corte e dobradura do primeiro perfil oco (1), sendo que os dois perfis ocos (1, 2) são unidos um ao outro nas áreas de borda (1d, 1e, 1f) do primeiro perfil oco (1) com fecho devido ao material.

2. Estrutura de nó de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- da pelo fato de que os contornos dos dois perfis ocos (1, 2) se encostam um no outro o máximo possível sem fenda.

3. Estrutura de nó de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac- terizada pelo fato de que o primeiro perfil oco (1) possui nas suas extremida- des voltadas uma para a outra (1a, 1b) áreas de borda salientes (1d, 1e, 1f) que se encostam no segundo perfil oco (2).

4. Estrutura de nó de acordo com uma das reivindicações 1 até .3, caracterizada pelo fato de que na área das bordas do primeiro perfil oco (1), ao longo do corte de separação, são cortados de modo simétrico recor- tes retangulares (1g) que se estendem sobre todo o raio de borda, curvados de acordo com o raio de borda.

5. Estrutura de nó de acordo com a reivindicação 4, caracteriza- da pelo fato de que os recortes (1g) separados possuem esquinas arredon- dadas.

6. Processo para a fabricação de uma estrutura de nó de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta as seguin- tes etapas, a) Abertura por corte de um primeiro perfil oco (1) com pelo me- nos um lado plano ao longo da sua circunferência com exceção de uma ner- vura (1c) situada no lado plano; b) Dobramento do primeiro perfil oco (1) parcialmente aberto por corte em torno da nervura situada no lado plano; c) Colocação de um segundo perfil oco (2) possuindo dois lados planos com estes lados (2a, 2b) nas extremidades voltadas uma para a outra (1a, 1b) do primeiro perfil oco (1) que se formaram em virtude da abertura por corte e dobramento; d) União com fecho devido ao material do segundo perfil oco (2) com o primeiro perfil oco (1) nas suas áreas de borda (1d, 1e, 1f).

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que antes da abertura por corte o primeiro perfil oco (1) é deformado ao longo da sua circunferência, exceto uma nervura (1c) situada na superfí- cie plana, e de que o corte de separação passa centralmente através da de- formação (1x).

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a deformação (1x) é feita por meio do processo de deformação com alta pressão interna no primeiro perfil oco (1).

9. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a abertura por corte do primeiro perfil oco (1) é feita com corte a raio laser.

10. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os perfis ocos (1, 2) são unidos por meio de solda ou solda fina.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a solda ou solda fina é feita por meio de raio laser.