BR112017010129B1 - Uso de uma mola, mola para um veículo e veículo - Google Patents

Abstract

USO DE UMA MOLA, MOLA PARA UM VEÍCULO E VEÍCULO. A presente invenção refere-se a uma mola, em particular, a uma mola plana (5) para emprego em conexão com um veículo, que tem uma área central (6), que apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como com duas áreas de borda (7). No estado não carregado as áreas de borda (7) apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice (10), sendo que, a segunda direção de curvatura está oposta à primeira direção de curvatura. A mola plana (5) apresenta um eixo do ponto de vértice (11) que passa através dos pontos de vértice (10) das curvaturas das áreas de borda (7). Áreas finais (8) das áreas de borda (7) são inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice (11) em relação ao lado do eixo do ponto de vértice (11) sobre o qual se encontra a área central (6).

Description

[0001] A invenção se refere a uma mola, em particular, a uma mola plana para o emprego em conexão com um veículo, com uma área central, que apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como com duas áreas de borda.

[0002] Na construção de veículos é conhecido dar molejo entre as rodas e a carroceria de um veículo, uma em relação à outra. Em particular, no caso de veículos grandes e pesados, para isso são empregadas molas planas, uma vez que através de uma forma de construção simples é coberto um amplo espectro de exigências quanto à carga. Além disso, as molas planas podem ser mantidas de forma simples e no caso de um dano podem ser colocadas novamente em operação de modo simples. Do estado da técnica é conhecido executar as molas planas em duas partes, sendo que, uma primeira parte absorve antes forças menores, por exemplo, no caso de operação sem ou com pouca carga, e uma segunda parte atua apoiando, por exemplo, no caso de carga pesada do veículo equipado com a mola plana. Através dessa combinação de duas partes é obtida uma alteração favorável da curva característica de mola. No entanto, a passagem é repentina, quando a segunda parte de mola é ativada, o que tem efeito negativo sobre as propriedades de marcha de um veículo, que está equipado com uma suspensão de duas partes desse tipo. A curva característica de mola apresenta um ponto de dobra, o qual tem efeito desvantajoso em particular, para as propriedades de marcha do veículo.

[0003] Além disso, molas planas de duas partes desse tipo têm um peso muito mais alto do que as formas de execução de uma só parte, o que tem efeito desvantajoso sobre o consumo de energia de um veículo, que está equipado com uma suspensão desse tipo. Além disso, o peso total do veículo aumenta razão pela qual a carga máxima permitida diminui.

[0004] A fim de configurar a passagem mais suave, do estado da técnica é conhecido, ao invés de uma forma de construção da mola plana de duas partes, empregar uma mola de mais partes. Deste modo, porém, por um lado não é obtida uma curva característica de mola progressiva de fato. Por outro lado, os problemas conhecidos, os quais resultam devido a um alto peso próprio da mola são reforçados.

[0005] Por isso, à invenção cabe a tarefa de superar as desvantagens descritas acima.

[0006] Essa tarefa é solucionada de acordo com a invenção por uma mola do tipo mencionado no início, a qual é caracterizada pelo fato de que no estado não carregado as áreas de borda apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice, sendo que, a segunda direção de curvatura está oposta à primeira direção de curvatura, pelo fato de que a mola plana apresenta um eixo do ponto de vértice que passa através dos pontos de vértice das curvaturas das áreas de borda, e pelo fato de que áreas finais das áreas de borda são inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice em relação ao lado do eixo do ponto de vértice sobre o qual se encontra a área central.

[0007] Devido à geometria descrita da mola resultam diversas vantagens:

[0008] Uma mola plana produzida de acordo com a invenção pode ter uma curva característica bastante não linear, em particular, progressiva, o que tem efeito positivo sobre as propriedades de marcha de um veículo que está equipado com uma suspensão de acordo com a invenção.

[0009] Além disso, no caso de uma execução de uma só parte da mola plana podem ser economizados material e peso da suspensão total, o que torna a produção mais em conta, como também reduz o peso total do veículo.

[00010] Isso é provocado pelo encurtamento funcional do comprimento eficaz da mola plana com carga crescente.

[00011] Em uma forma de execução particularmente preferida da invenção está previsto que as áreas de borda sejam moldadas simetricamente ou assimetricamente uma em relação à outra. Com isso a força que atua sobre a mola plana pode ser absorvida de modo uniforme. De modo alternativo pode ser previsto que as áreas de borda sejam moldadas assimetricamente uma em relação à outra. Com isso a mola plana pode ser projetada de modo vantajoso para condições especificadas como, por exemplo, chassi elaborado de modo distinto.

[00012] Além disso, no contexto da invenção é preferido se a mola de acordo com a invenção contiver aço de mola e/ou material composto. O material composto pode apresentar fibras de vidro, que são incorporadas no material sintético do material composto, de forma vantajosa, como elementos de reforço. De modo adicional ou alternativo a isso, o material composto pode apresentar resina duroplástica ou resina termoplástica. Em particular, pode ser previsto que o material composto apresente poliuretano e/ou poliamida e/ou poliéster.

[00013] Em particular, é preferido se na superfície da mola plana estiverem dispostas fibras, em particular, fibras de vidro, as quais passam, em essência, paralelas ao eixo do ponto de vértice, em particular, de uma área de borda para a área de borda que fica oposta. Por conseguinte, apesar de seu peso comparativamente pequeno, a mola plana fica mais reforçada.

[00014] Em uma forma de execução preferida está previsto que pelo menos uma área final está inclinada em torno de um ângulo α para longe do eixo do ponto de vértice na direção para o lado do eixo do ponto de vértice, sobre o qual se encontra a área central, sendo que, o ângulo α está na faixa de 1o até 135o, de preferência, na faixa de 10o até 90o, de modo particularmente preferido, na faixa de 20o até 60o, em particular, tem o valor de 45o.

[00015] De acordo com a invenção é sugerido o emprego de uma mola plana, sendo que, um vetor de força que atua na área central está direcionado para o eixo do ponto de vértice, e vetores de força que atuam nas áreas finais estão direcionados para a direção oposta.

[00016] No contexto da invenção, de modo preferido está previsto que o eixo do ponto de vértice no estado montado se encontre acima da área central.

[00017] Além disso, é sugerido um veículo com uma mola de acordo com a invenção, a qual se encontra no estado de montagem preferido.

[00018] Outras formas de execução preferidas da invenção são objeto das reivindicações subordinadas restantes.

[00019] A seguir serão descritos em mais detalhes exemplos de execução preferidos da invenção por meio dos desenhos. São mostrados:

[00020] Nas figuras 1 e 2: uma mola plana de duas partes de acordo com o estado da técnica em diferentes estados de carregamento,

[00021] Na fig. 3: a curva característica de mola da mola plana de acordo com as figuras 1 e 2,

[00022] Na fig. 4: uma forma de execução de uma mola plana de uma só parte de acordo com a invenção,

[00023] Nas figuras 5 até 14: a mola plana de acordo com a fig. 4 em diferentes estados de carregamento,

[00024] Na fig. 15: a curva característica de mola da mola plana de acordo com as figuras de 10 até 14,

[00025] Na fig. 16: a forma de emprego da mola plana de acordo com as figuras de 4 até 14 e

[00026] Na fig. 17: uma outra forma de execução de uma mola plana de uma só parte de acordo com a invenção.

[00027] Nas figuras 1 e 2 é mostrada uma mola plana de duas partes, conhecida do estado da técnica, em diferentes estados de carregamento. A fig. 1 corresponde a um estado, em essência, não carregado. A deformação da mola plana 5 representada na fig. 2 corresponde a um estado carregado, no qual o veículo está carregado.

[00028] A mola plana conhecida compreende uma primeira parte da mola 1 com uma área central 2 e duas áreas de borda 3. Em sua área central 2 a primeira parte da mola 1 está disposta em uma segunda parte da mola 4. No estado não carregado as áreas de borda 3 estão afastadas da segunda parte da mola 4. Com o aumento do carregamento as duas áreas de borda 3 se aproximam da segunda parte da mola 4 até que elas encostam na segunda parte da mola 4. Até o ponto, no qual as áreas de borda 3 encostam na segunda parte da mola 4, a mola plana possui uma curva característica de mola aproximadamente linear que passa relativamente plana como mostrado na fig. 3. A curva característica de mola mostra a ligação entre a deformação (trajeto) da mola plana e uma força que atua sobre a mola plana. No caso de outro carregamento aumentando, a primeira parte da mola 2 e a segunda parte da mola 4 se deformam juntas. A partir desse ponto a mola plana tem uma curva característica de mola por sua vez aproximadamente linear, que passa íngreme. A curva característica de mola apresenta um ponto de dobra, o qual tem efeito desvantajoso, em particular, sobre as propriedades de marcha. Nesse caso, a passagem de uma suspensão "macia" para uma suspensão "dura" é repentina. O coeficiente de mola aumenta descontinuamente com carregamento crescente. A fim de realizar a passagem mais macia, do estado da técnica é conhecido, ao invés de uma forma de construção da mola plana em duas peças, empregar uma mola plana de várias partes (por exemplo, de três ou quatro partes). Deste modo, porém, por um lado não é obtida uma curva característica de mola realmente progressiva. Por outro lado, os problemas conhecidos são reforçados devido a um alto peso próprio da mola.

[00029] Na fig. 4 está representada uma forma de execução de uma mola plana 5 de uma só parte de acordo com a invenção. A mola plana 5 possui uma área central 6 que apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como duas áreas de borda 7 respectivamente com uma área final 8. Nesse caso, a área central 6 apresenta uma área de base 16 que passa, em essência, reta.

[00030] No estado não carregado as áreas de borda 7 apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice 10, sendo que, a segunda direção de curvatura está situada oposta à primeira direção de curvatura. A mola 5 apresenta um eixo do ponto de vértice 11 virtual que passa através dos pontos de vértice 10 das curvaturas das áreas de borda 7, sendo que, as áreas finais 8 e as áreas de borda 7 estão inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice 11 na direção para o lado do eixo do ponto de vértice 11, sobre o qual se encontra a área central 6. Na forma de execução representada as áreas finais 8 estão inclinadas em um ângulo α, em essência, de 45° em relação ao eixo do ponto de vértice 11. Nesse caso, as áreas finais 8 apresentam uma seção curvada 17 e uma seção final 18, em essência, reta.

[00031] As áreas finais 8 apresentam respectivamente um meio 9 para a ligação da mola plana 5 com um chassi de um veículo, sendo que, no exemplo de execução mostrado, esses meios 9 são olhais enrolados. No caso da mola plana 5 de acordo com a invenção também podem ser previstos outros meios 9 para a ligação da mola plana 5 com o chassi de um veículo. De acordo com o tipo da mola plana 5 os dois meios 9 podem ser um olhal. Um meio 9 também pode ser um olhal enrolado ou moldado, por exemplo, um olhal colocado na área final 8, ao passo que a outra área final 8 pode passar, em essência, plana.

[00032] As figuras de 5 até 9 mostram como a mola plana 5, a partir da fig. 5 até a fig. 9 é deformada sob carregamento crescente. Está desenhado um comprimento efetivo 12 da mola plana 5, o qual partindo da fig. 5 até a fig. 9 se torna mais curto, o que conduz a uma inclinação aumentada da curva característica de mola (fig. 15), portanto, a um coeficiente de mola aumentando.

[00033] Na fig. 5 a mola plana 5 está representada em um estado, em essência, não carregado, sendo que, o comprimento efetivo 12 da mola plana 5 tem, em essência, o comprimento da mola plana 5, uma vez que, com carregamento a mola plana 5 tem molejo através de todo comprimento com extensão considerável. Com o aumento do carregamento as áreas finais 8 se inclinam bastante para a área central 6, isto é, as áreas finais 8 se inclinam bastante para longe do eixo do ponto de vértice 11. Devido ao vetor de força que, com relação à direção longitudinal da área final, atua ali com um ângulo menor, o momento de flexão na área de borda fica menor, de tal modo que as áreas finais 8 dão menos molejo.

[00034] Deste modo o comprimento efetivo 12 da mola plana 5 se encurta até que no estado representado na fig. 9 ela só possui o comprimento do trecho entre os pontos de vértice 10. Devido ao encurtamento do comprimento efetivo 12 da mola plana 5 em ligação com o carregamento crescente surge uma curva característica de mola progressiva. Portanto, o coeficiente de mola cresce continuamente com o aumento do carregamento e em função desse carregamento.

[00035] Além disso, na curva característica de mola da fig. 15 estão marcados diversos pontos, os quais correspondem a determinados estados de carregamento. A esses estados de carregamento está coordenada uma mola plana 5 moldada ou deformada de modo correspondente de acordo com as figuras de 10 até 14, sendo que, os estados de carregamento de acordo com as figuras de 10 até 14 correspondem às representações dos estados de carregamento da mola plana 5 de acordo com as figuras de 5 até 9.

[00036] Na fig. 16 é mostrada uma forma de emprego de uma mola plana 5 de acordo com a invenção, sendo que, está indicado que às áreas dos pontos de vértice 10 estão coordenados amortecedores de impacto 13.

[00037] A fig. 17 mostra uma forma de execução de uma mola plana 5 de acordo com a invenção, na qual os meios para a ligação da mola plana 5 com o chassi de um veículo não são olhais enrolados 9. Pelo contrário, nessa forma de execução está previsto ligar a mola plana 5 fixamente com o chassi. Isso pode ocorrer com ou sem peça intermediária, por exemplo, através da soldagem e/ou por meio de parafusos.

[00038] Todas as formas de execução mostradas de molas planas 5 de acordo com a invenção têm em comum o fato de que um vetor de força 14 que atua na área central 6 (fig. 4) está direcionado para o eixo do ponto de vértice 11 e vetores de força 15 que atuam nas áreas finais 8 estão direcionados para a direção contrária.

[00039] A invenção foi descrita com referência a uma mola plana. Contudo, o efeito técnico de acordo com a invenção também ocorre em outras formas da seção transversal, por exemplo, molas em forma de barra, de tal modo que a invenção também se estende a outras formas diferentes das molas planas.

[00040] Resumindo pode ser apresentado um exemplo de execução da invenção como se segue:

[00041] Uma mola, em particular, uma mola plana, para o emprego em conexão com um veículo possui uma área central 6, a qual apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como duas áreas de borda 7. No estado não carregado as áreas de borda 7 apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice 10, sendo que, a segunda direção de curvatura está situada oposta à primeira direção de curvatura. A mola plana 5 apresenta um eixo do ponto de vértice 11 que passa através dos pontos de vértice 10 das curvaturas das áreas de borda 7. As áreas finais 8 das áreas de borda 7 estão inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice 11 para o lado do eixo do ponto de vértice 11 sobre o qual se encontra a área central 6.

Claims (11)

1. Uso de uma mola, em particular, uma mola plana (5) para o uso em conexão com um veículo, com uma área central (6), que apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como com duas áreas de borda (7), em que em um estado não carregado, as áreas de borda (7) apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice (10), sendo que a segunda direção de curvatura está oposta à primeira direção de curvatura, em que a mola plana (5) apresenta um eixo do ponto de vértice (11) que passa através dos pontos de vértice (10) das curvaturas das áreas de borda (7), e em que áreas de extremidade (8) das áreas de borda (7) são inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice (11) em relação ao lado do eixo do ponto de vértice (11) sobre o qual se encontra a área central (6), sendo que a mola é uma mola plana (5) de uma só parte e em que o eixo do ponto de vértice (11) no estado montado se encontra acima da área central (6), caracterizado pelo fato de que um vetor de força (14) aplicado à área central (6) está direcionado para o eixo do ponto de vértice (11) e os vetores de força aplicados às áreas de extremidade (8) estão direcionados para direção oposta, e em que as áreas de extremidade (8), cada uma, exibem um dispositivo (9) para conectar a mola plana (5) com um chassi de um veículo.

2. Uso de uma mola de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as áreas de borda (7) são moldadas simetricamente ou assimetricamente uma em relação à outra.

3. Uso de uma mola de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a mola contém aço de mola e/ou material composto.

4. Uso de uma mola de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o material composto apresenta fibras de vidro, que são incorporadas no material sintético do material composto, de preferência, como elementos de reforço.

5. Uso de uma mola de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que o material composto apresenta resina duroplástica ou resina termoplástica.

6. Uso de uma mola de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o material composto apresenta poliuretano e/ou poliamida e/ou poliéster.

7. Uso de uma mola de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que na superfície da mola plana (5) estão dispostas fibras, em particular, fibras de vidro, as quais passam, em essência, paralelas ao eixo do ponto de vértice (11), em particular, de uma área de borda (7) para a área de borda (7) que fica oposta.

8. Uso de uma mola de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma área de extremidade (8) está inclinada em torno de um ângulo (α) para longe do eixo do ponto de vértice (11) em direção ao lado do eixo do ponto de vértice (11), sobre o qual se encontra a área central (6), sendo que, o ângulo (α) está na faixa de 1o até 135o, de preferência, na faixa de 10o até 90o, de modo particularmente preferido, na faixa de 20o até 60o, em particular, tem o valor de 45°.

9. Mola caracterizada por ser adaptada para o uso como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Mola, de acordo coma reivindicação 9, caracterizada pelo fato de ser, em particular uma mola plana para uso em conexão com um veículo, com uma área central, que apresenta uma curvatura com uma primeira direção de curvatura, bem como com duas áreas de borda, a área central (6) apresentando uma área de base (16) que se estende, em essência, reta e provê uma seção para receber um eixo, a mola apresenta uma faixa de movimento entre um estado não-carregado e um estado de carregamento máximo, em que em um estado não carregado as áreas de borda apresentam respectivamente uma curvatura com uma segunda direção de curvatura e pontos de vértice, sendo que a segunda direção de curvatura está oposta à primeira direção de curvatura, sendo que a mola plana apresenta um eixo do ponto de vértice que passa através dos pontos de vértice das curvaturas das áreas de borda, e em que áreas finais das áreas de borda são inclinadas para longe do eixo do ponto de vértice em relação ao lado do eixo do ponto de vértice sobre o qual se encontra a área central, em que a mola é uma mola plana em peça única, e em que durante a operação, o eixo do ponto de vértice se encontra acima da área central no estado montado, sendo que, um vetor de força que atua na área central está direcionado para o eixo do ponto de vértice, e vetores de força que atuam nas áreas finais estão direcionados para a direção oposta, e em que as áreas finais (8) apresentam respectivamente um meio (9) para a ligação da mola plana (5) com um chassi de um veículo, sendo que o referido meio (9), para cada uma das áreas finais (8), compreende um dentre um olhal enrolado, um olhal moldado e conformado ou é plano, e em que mediante aumento do carregamento aplicado à mola no estado não-carregado até alcançar o estado de carregamento máximo, as áreas finais (8) se inclinam ainda mais para longe do eixo do ponto de vértice (11) e a área central deflete em relação à faixa de movimento da mola em uma orientação em direção ao eixo de ponto de vértice, a área central estando mais distante do eixo do ponto de vértice no estado não-carregado e mais perto do eixo de ponto de vértice no estado de carregamento máximo.

11. Veículo caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma mola como definida na reivindicação 9.