BR112019020004A2

BR112019020004A2 - viga do eixo dianteiro e método de produção da mesma

Info

Publication number: BR112019020004A2
Application number: BR112019020004A
Authority: BR
Inventors: Imanishi Kenji; Tamura Kenji; Ishihara Koichiro; Yabuno Kunihiro; YOSHIDA Kunihiro; Soo Hwang Sam
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2020-04-28
Also published as: US11420472B2; WO2018186372A1; MX2019011857A; CN110545934B; EP3608035A1; JPWO2018186372A1; CN110545934A; US20200023424A1; JP6573048B2

Abstract

em uma etapa de prensagem, um primeiro produto forjado (201) é prensado por uma primeira matriz (310) e, assim, um segundo produto forjado (202) incluindo um flange áspero (241) que tem uma porção de alteração de espessura (141) é produzido. a porção de alteração de espessura (141) inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir de um lado de uma parte de manta áspera (220) e uma parte traseira que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta áspera (220). cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está situada mais distante da parte de manta áspera que a primeira parte. na etapa de prensagem, pelo menos uma parte do flange áspero que está acima ou abaixo da parte de manta (parte espessa) é prensada pela primeira matriz (310), com isso, o material do primeiro produto forjado na parte é induzido a fluir para a frente e para trás, e a porção de alteração de espessura (141) é formada.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para VIGA DO EIXO DIANTEIRO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DA MESMA. CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a uma viga do eixo dianteiro e um método de produção do mesmo.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [0002] Em geral, as rodas dianteiras de um corpo de veículo (por exemplo, rodas dianteiras de um caminhão a motor, um ônibus ou similares, excluindo motocicletas) são fixadas a uma viga do eixo dianteiro (que será, mais adiante neste documento, chamado de um “eixo dianteiro” em alguns casos), e a viga do eixo dianteiro com as rodas dianteiras fixadas a essa é usada para sustentar o corpo de veículo. O eixo dianteiro é importante como uma parte para transmitir a carga do corpo de veículo para as rodas dianteiras direita e esquerda e como uma parte de manutenção de estrutura. O eixo dianteiro mantém as rodas em posições fixas e garante a capacidade de direção das rodas dianteiras, garantindo assim a estabilidade de condução. Também, em um momento de frenagem, o eixo dianteiro funciona como uma rota de transmissão de força de frenagem. Dessa forma, o eixo dianteiro é uma parte que afeta fortemente o desempenho de viagem, desempenho de condução e desempenho de frenagem. É necessário que o eixo dianteiro tenha alta rigidez e, portanto, é pesado. A partir do ponto de vista de eficiência de combustível, por outro lado, a redução de peso do eixo dianteiro é exigida.

[0003] Para estabilidade de direção, em geral, as peças pesadas estão dispostas em baixos níveis em relação à direção de altura do veículo. Portanto, prefere-se que um motor, que será montado no eixo dianteiro, seja posicionado em um baixo nível em relação à direção de altura do veículo. Em ambas as extremidades do eixo dianteiro, são fornecidas partes de fixação de pino mestre. Uma parte inferior do cor

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 49/87

2/35 po é conectada às rodas dianteiras. Os pinos mestre passam através das respectivas partes de fixação de pino mestre ao longo da direção de altura do corpo de cima e são inseridos na parte inferior de corpo fixada às rodas dianteiras. Dessa forma, os pinos mestre conectam o eixo dianteiro e as rodas. Nessa estrutura, quando o corpo de veículo for conduzido, as rodas dianteiras giram em tomo dos respectivos pinos mestre. Para formar essa estrutura do corpo de veículo, o eixo dianteiro é, por exemplo, conformado como um arco cuja porção central em relação à direção de largura está em um baixo nível e cujas porções de extremidade em relação à direção de largura do veículo estão em um alto nível conforme mostrado na Figura 2. O eixo dianteiro tem um corte transversal em formato de H, porém diferente de um aço Η, o eixo dianteiro nâo é produzido por uma máquina de laminação universal. Isso se deve ao fato de que é impossível formar o formato tipo arco usando uma máquina de laminação universal.

[0004] Um eixo dianteiro é geralmente produzido por forjamento em matriz. Em um caso de produzir um eixo dianteiro por forjamento em matriz, é necessário formar ângulos de inclinação Q e Q’ conforme mostrado na Figura 10, por exemplo, para a liberação do produto das matrizes. Isto cria limitações sobre o formato do eixo dianteiro e eventualmente restringe o aprimoramento do eixo dianteiro em rigidez.

[0005] A Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2003285771 (Literatura de Patente 1) apresenta um eixo dianteiro que diminui o arrasto aerodinâmico enquanto o veículo está em funcionamento. O objetivo da invenção revelada na Literatura de Patente 1 é diminuir o arrasto aerodinâmico e, assim, aprimorar a eficiência de combustível.

[0006] Métodos de produção de um eixo dianteiro foram fornecidos até o momento. A Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2009-106955 (Literatura de Patente 2) revela um método de produção

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 50/87

3/35 de uma viga de eixo com um assento de fixação de mola direito e esquerdo. Nesse método de produção, um dos assentos de fixação de mola é formado por prensa em uma primeira etapa de prensagem, e o outro assento de fixação de mola é formado em prensa em uma segunda etapa de prensagem.

[0007] Uma das medidas para reduzir o peso de um eixo dianteiro é aumentar a rigidez do eixo dianteiro. Um aumento na rigidez de um eixo dianteiro permitirá que o eixo dianteiro tenha rigidez comparável à rigidez de um eixo dianteiro convencional enquanto tem um peso mais leve e/ou um tamanho menor. Um aumento na rigidez do eixo dianteiro também permitirá que o eixo dianteiro aprimore várias propriedades associadas à rigidez enquanto mantém o mesmo tamanho e/ou o peso de um eixo dianteiro convencional. Portanto, demanda-se uma nova técnica para aumentar a rigidez de um eixo dianteiro.

[0008] Entretanto, em tomo de tal eixo dianteiro, um motor e partes móveis para direção são densamente dispostos. Consequentemente, é necessário que o eixo dianteiro seja ajustado em um espaço pequeno sem interferir nessas partes circundantes. Portanto, uma técnica para aumentar a rigidez de um eixo dianteiro sem aumentar o tamanho do eixo dianteiro é especialmente demandada.

LISTA DE REFERÊNCIAS

LITERATURAS DE PATENTE [0009] Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2003-285771 [0010] Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2009-1062955

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

PROBLEMA TÉCNICO [0011] Nas circunstâncias, um objetivo da presente invenção é fornecer uma viga do eixo dianteiro com rigidez aumentada, e um mé

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 51/87

4/35 todo de produção da viga do eixo dianteiro.

SOLUÇÃO PARA Q PROBLEMA [0012] Um método de produção de acordo com uma modalidade da presente invenção é um método de produção de uma viga do eixo dianteiro que inclui uma parte de viga, sendo que a parte de viga inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H. No método de produção, um material é forjado em matriz por matrizes de forjamento que são emparelhadas em um eixo central da parte de manta para formar a parte de manta e os flanges de modo que pelo menos um dos flanges tenha uma espessura máxima em sua parte unida à parte de manta, no corte transversal da parte da viga. Ademais, a parte unida do flange à parte de manta é comprimida por uma primeira matriz a partir de um lado externo em uma direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga para formar partes espessas em regiões fora da parte unida do flange até a parte de manta.

[0013] Uma viga do eixo dianteiro de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma parte de viga que inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H. No corte transversal da parte de viga, pelo menos cada um dos flanges inclui uma parte fina em uma região central com uma largura de 50% de toda a largura de flange, sendo que a parte fina tem uma espessura menor que uma espessura máxima em uma região fora da região central.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0014] A presente invenção fornece uma viga do eixo dianteiro com alta rigidez. O método de produção de acordo com a presente invenção facilita a produção da viga do eixo dianteiro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0015] A Figura 1 é uma vista em perspectiva que mostra um eixo

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 52/87

5/35 dianteiro exemplificador de acordo com uma primeira modalidade. [0016] A Figura 2 é uma vista que mostra esquematicamente o lado frontal do eixo dianteiro mostrado na Figura 1.

[0017] A Figura 3 é uma vista que mostra esquematicamente o lado superior do eixo dianteiro mostrado na Figura 1.

[0018] A Figura 4 é uma vista que mostra esquematicamente um corte transversal do eixo dianteiro mostrado na Figura 1.

[0019] A Figura 5A é uma vista em perspectiva que mostra uma parte de um produto forjado e aparado exemplificador produzido por um método de produção de acordo com uma segunda modalidade.

[0020] A Figura 5B é uma vista que mostra esquematicamente um corte transversal do produto forjado mostrado na Figura 5A.

[0021] A Figura 6A é uma vista em corte transversal que mostra esquematicamente um estado antes do inicio da deformação em uma etapa de prensagem exempiificadora.

[0022] A Figura 6B é uma vista em corte transversal que mostra esquematicamente um estado no término da deformação na etapa de prensagem exempiificadora mostrada na Figura 6A.

[0023] A Figura 7 é uma vista que mostra formatos em corte transversal de amostras usadas em um teste de simulação.

[0024] A Figura 8 é uma vista que mostra um método de teste adotado no teste de simulação.

[0025] A Figura 9 é uma vista que mostra esquematicamente um corte transversal de um eixo dianteiro de acordo com a modalidade da presente invenção.

[0026] A Figura 10 é uma vista que mostra esquematicamente um corte transversal de um eixo dianteiro convencional.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES [0027] Como resultado da séria consideração dos inventores, os mesmos constataram que é possível aumentar a rigidez de um eixo

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 53/87

6/35 dianteiro ajustando o formato em corte transversal do eixo dianteiro. Os mesmos também descobriram um método de produção de um eixo dianteiro com alta rigidez. A presente invenção foi realizada com base nessas constatações.

[0028] Um método de produção de acordo com uma modalidade da presente invenção é um método de produção de uma viga do eixo dianteiro que inclui uma parte de viga, sendo que a parte de viga inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H. No método de produção, um material é forjado em matriz por matrizes de forjamento que são emparelhadas em um eixo central da parte de manta para formar a parte de manta e os flanges de modo que pelo menos um dos flanges tenha uma espessura máxima em sua parte unida à parte de manta, no corte transversal da parte da viga. Ademais, a parte unida do flange à parte de manta é comprimida por uma primeira matriz a partir de um lado externo em uma direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga para formar partes espessas em regiões fora da parte unida do flange até a parte de manta.

[0029] No método de produção, a primeira matriz pode pressionar a parte unida do flange na parte de manta a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga para ampliar o flange no corte transversal da parte de viga.

[0030] No método de produção, prefere-se que a primeira matriz pressione a parte unida do flange na parte de manta a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga enquanto as segundas matrizes estão apertando a parte de manta e retendo os flanges.

[0031] No método de produção, prefere-se que a primeira matriz pressione partes do flange que serão formadas nas partes espessas quando a parte unida do flange for pressionada na parte de manta a

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 54/87

7/35 partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga.

[0032] Uma viga do eixo dianteiro de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma parte de viga que inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H. No corte transversal da parte de viga, pelo menos um dos flanges inclui uma parte fina em uma região central com uma largura de 50% de toda a largura de flange da parte de manta, sendo que a parte fina tem uma espessura menor que uma espessura máxima de uma região fora da região central.

[0033] Em um outro aspecto, um método de produção de acordo com uma modalidade da presente invenção é um método de produção de uma viga do eixo dianteiro que inclui uma parte de viga e duas partes de fixação de pino mestre fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga em relação a uma direção de comprimento da parte de viga. A parte de viga inclui uma parte de manta que se estende na direção de comprimento, um primeiro flange que se projeta para a frente e para trás de um lado superior da parte de manta, e um segundo flange que se projeta para a frente e para trás de um lado inferior da parte de manta. O método de produção compreende: uma etapa de forjamento em matriz de forjamento em matriz de um material de aço para formar um primeiro produto forjado que inclui uma parte de manta áspera que será formada na parte de manta, um primeiro flange áspero que se projeta para a frente e para trás a partir de um lado superior da parte de manta áspera, e um segundo flange áspero que se projeta para a frente e para trás a partir de um lado inferior da parte de manta áspera; e uma etapa de prensagem de prensar o primeiro produto forjado em uma direção para cima-para baixo para formar um segundo produto forjado que inclui pelo menos um flange áspero com uma porção de alteração de espessura específica. Pelo menos um dentre o

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 55/87

8/35 primeiro flange áspero e o segundo flange áspero do primeiro produto forjado inclui uma porção de alteração de formato que será formada na porção de alteração de espessura. A porção de alteração de formato tem uma espessura máxima em uma região acima ou abaixo da parte de manta áspera. A porção de alteração de espessura do segundo produto forjado inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta áspera e uma parte traseira que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta áspera. Cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está situada mais distante da parte de manta áspera que a primeira parte. Na etapa de prensagem, uma primeira matriz pressiona peto menos a região da porção de alteração de formato acima ou abaixo da parte de manta áspera para fazer com que o material na região flua para a frente e para trás e, assim, formar a porção de alteração de espessura.

[0034] No método de produção, a porção de alteração de espessura do segundo produto forjado tem uma dimensão para a frente/para trás maior que uma dimensão para a frente/para trás da porção de alteração de formato do primeiro produto forjado.

[0035] No método de produção, a etapa de prensagem é, de preferência, realizada enquanto a parte de manta áspera do primeiro produto forjado é comprimida entre duas segundas matrizes de frente e de trás.

[0036] No método de produção, prefere-se que cada um dentre o primeiro flange áspero e o segundo flange áspero do primeiro produto forjado inclua uma porção de alteração de formato, e na etapa de prensagem, cada um dentre o primeiro flange áspero e o segundo flange áspero obtém uma porção de alteração de espessura.

[0037] No método de produção, prefere-se que na etapa de prensagem, quando a porção de alteração de formato for prensada, outras

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 56/87

9/35 porções também são prensadas para cunhagem.

[0038] Em um outro aspecto, uma viga do eixo dianteiro de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma parte de viga e duas partes de fixação de pino mestre fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga em relação a uma direção de comprimento da parte de viga. A parte de viga inclui uma parte de manta que se estende na direção de comprimento, um primeiro flange que se projeta para a frente e para trás de um lado superior da parte de manta, e um segundo flange que se projeta para a frente e para trás de um lado inferior da parte de manta. Pelo menos um dentre o primeiro flange e o segundo flange inclui uma porção de alteração de espessura específica. A porção de alteração de espessura inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta, e uma parte traseira que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta. Cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está situada mais distante da parte de manta que a primeira parte.

[0039] Uma modalidade da presente invenção será descrita mais adiante neste documento. A presente invenção não se limita à modalidade abaixo.

[0040] Neste relatório descritivo, a menos que qualquer menção específica seja feita, as direções relativas a um eixo dianteiro e componentes do mesmo significam direções quando o eixo dianteiro for usado. Por exemplo, a menos que qualquer menção específica seja feita, uma direção para cima-baixo relativa a um eixo dianteiro significa a direção para cima-baixo quando o eixo dianteiro for usado. Em outras palavras, a direção para cima-baixo relativa ao eixo dianteiro significa a direção de altura de veículo. De modo semelhante, uma direção direita-esquerda relativa ao eixo dianteiro e uma direção frontaltraseira relativa ao eixo dianteiro significam essas direções quando o

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 57/87

10/35 eixo dianteiro for usado. Especificamente, a direção direita-esquerda relativa ao eixo dianteiro significa a direção de largura do veículo. A direção frontal-traseira relativa ao eixo dianteiro significa a direção de comprimento do veículo. O eixo dianteiro inclui uma parte de viga que tem um corte transversal em formato de H. Essa parte de viga inclui uma parte de manta tipo placa, e flanges tipo placa que se projetam de ambos os lados da parte de manta. Quando o eixo dianteiro for usado, a parte de viga é posicionada horizontalmente. Em um corte transversal do eixo dianteiro, a parte de manta estende-se na direção para cima-baixo, e os flanges se projetam na direção frontal-traseira. Consequentemente, no corte transversal do eixo dianteiro, a direção para cima-baixo é a direção de extensão de parte de manta, e a direção frontal-traseira é uma direção perpendicular à direção de extensão de parte de manta. Ademais, um lado frontal e um lado traseiro do eixo dianteiro estão em conformidade com o lado frontal e o lado traseiro do veículo em que o eixo dianteiro é usado. Entretanto, em um caso em que o eixo dianteiro tem um formato simétrico em relação à direção frontal-traseira, cada um desses lados é considerado como um lado frontal, e o outro lado é considerado como um lado traseiro. Além disso, a menos que qualquer menção específica seja feita, as direções relativas a um produto intermediário do eixo dianteiro (um primeiro ou segundo produto forjado) e componentes do mesmo estão em conformidade com as direções relativas ao eixo dianteiro como um produto final.

(Método de Produção de Viga de Eixo Dianteiro) [0041 ] Um método de produção de acordo com uma modalidade é um método de produção de um eixo dianteiro (viga de eixo dianteiro) que inclui uma parte de viga e duas partes de fixação de pino mestre fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga em relação à direção de comprimento da parte de viga. A parte de viga inclui uma

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 58/87

11/35 parte de manta que se estende na direção de comprimento da parte de viga, um primeiro flange que se projeta para a frente e para trás a partir do lado superior da parte de manta, e um segundo flange que se projeta para a frente e para trás a partir do lado inferior da parte de manta. Dessa forma, o método de produção de acordo com a modalidade é um método de produção de um eixo dianteiro (viga do eixo dianteiro) que inclui uma parte de viga que inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H. Conforme será descrito posteriormente, esse método de produção inclui uma etapa de forjamento em matriz e uma etapa de prensagem que são realizadas nessa ordem. Nesta descrição, unir significa apenas unificar, porém nem sempre significa conectar por soldagem, fixação ou similares.

[0042] A etapa de forjamento em matriz é uma etapa de produção de um primeiro produto forjado (por exemplo, um produto forjado 201 mostrado na Figura 5A) por forjamento em matriz de um material de aço. O primeiro produto forjado inclui uma parte de manta áspera que será formada na parte de manta, um primeiro flange áspero que se projeta para a frente e para trás a partir do lado superior da parte de manta áspera, e um segundo flange áspero que se projeta para a frente e para trás a partir do lado inferior da parte de manta áspera. O primeiro e o segundo flanges ásperos serão formados no primeiro flange e no segundo flange do eixo dianteiro, respectivamente.

[0043] Pelo menos um dentre o primeiro e o segundo flanges ásperos do primeiro produto forjado inclui uma porção de alteração de formato que será formada em uma porção de alteração de espessura, que será descrita posteriormente. A porção de alteração de formato tem uma espessura máxima em uma região acima ou abaixo do primeiro ou segundo flange áspero. Em outras palavras, a porção de alteração de formato tem uma parte espessa, que é mais espessa que

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 59/87

12/35 qualquer outra parte, em uma região próxima à parte de manta áspera (pelo menos acima ou abaixo da parte de manta áspera). A espessura da porção de alteração de formato do flange áspero é a dimensão da mesma ao longo da direção para cima-baixo do primeiro produto forjado.

[0044] Dessa forma, no método de produção de acordo com a modalidade, um material (material de aço) é forjado em matriz por um par de matrizes de forjamento. As matrizes de forjamento são emparelhadas na linha central da parte de manta (parte de manta áspera). Por meio do forjamento em matriz, a parte de manta (parte de manta áspera) e os flanges são formados de modo que pelo menos um dos flanges tem uma espessura máxima em sua parte unida à parte de manta. [0045] Em geral, o primeiro produto forjado, que é produzido por forjamento em matriz, tem rebarba. Portanto, uma etapa de aparamento de rebarba para remover a rebarba pode ser realizada entre a etapa de forjamento em matriz e a etapa de prensagem. A remoção de rebarba pode ser realizada por qualquer método de aparamento de rebarba, e um método convencional pode ser adotado. Em um caso em que tal etapa de aparamento de rebarba é realizada, o primeiro produto forjado com a rebarba removida é enviado para a etapa de prensagem.

[0046] A etapa de prensagem é uma etapa de produção de um segundo produto forjado (por exemplo, um produto forjado 202 mostrado na Figura 6A) pressionando o primeiro produto forjado na direção para cima-baixo por pelo menos uma primeira matriz. O segundo produto forjado inclui peto menos um flange áspero (peto menos um flange áspero específico) que tem uma porção de alteração de espessura específica.

[0047] A porção de alteração de espessura do segundo produto forjado inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir de

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 60/87

13/35 um lado da parte de manta áspera e uma parte traseira que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta áspera. Cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está situada mais distante da parte de manta áspera que a primeira parte. Dessa forma, cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma parte espessa em uma região distante da parte de manta áspera.

[0048] Na etapa de prensagem, pelo menos a parte espessa da porção de alteração de formato do primeiro produto forjado, que se situa acima ou abaixo da parte de manta áspera, é pressionada pela primeira matriz e, assim, o material na parte espessa é empurrado e induzido a fluir para a frente e para trás. Dessa forma, a porção de alteração de espessura é formada.

[0049] Não há limite para a primeira matriz, e a primeira matriz pode ser qualquer coisa que permita que a porção de alteração de formato seja formada na porção de alteração de espessura. Por exemplo, a primeira matriz tem uma protuberância que empurra a parte espessa da porção de alteração de formato para fazer com que o material flua. [0050] Dessa forma, no método de produção de acordo com a modalidade, a parte unida do flange (flange áspero) à parte de manta (parte de manta áspera) é pressionada de um lado externo na direção de extensão de parte de manta em um corte transversal da parte de viga. Dessa forma, as partes espessas são formadas no flange, nas regiões fora da parte unida à parte de manta.

[0051] O primeiro e o segundo produtos forjados incluem uma parte de viga áspera que será formada na parte de viga. Nos parágrafos a seguir, a direção de comprimento da parte de viga áspera será chamada de “direção de comprimento LD” em alguns casos. A direção frontal-traseira relativa ao eixo dianteiro e aos produtos forjados será chamada de “direção frontal-traseira HD”, e a direção para cima-baixo

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 61/87

14/35 relativa ao eixo dianteiro e aos produtos forjados será chamada de direção para cima-baixo VD.

[0052] A porção de alteração de espessura pode estender-se sobre todo o comprimento da parte de viga áspera (inteiramente na direção de comprimento LD) ou pode se situar apenas na direção de comprimento LD. O eixo dianteiro tem, tipicamente dois assentos de fixação de mola. A porção de alteração de espessura pode ser formada em toda a região ou alguma região entre os dois assentos de fixação de mola. A porção de alteração de formato é formada em uma posição adequada para a posição em que a porção de alteração de espessura será formada.

[0053] No método de produção, é possível formar uma porção de alteração de espessura com o formato descrito acima. Como será descrito posteriormente, essa porção de alteração de espessura permite um aumento na rigidez do eixo dianteiro sem causar um aumento no peso do eixo dianteiro.

[0054] Neste relatório descritivo, um lado interno e um lado externo de um flange (ou um flange áspero) significam o lado interno e o lado externo em relação à direção para cima-baixo VD do eixo dianteiro ou o produto forjado, a menos que seja inconsistente com o contexto. Em relação ao flange (ou ao flange áspero) que se projeta a partir do lado superior da parte de manta (ou da parte de manta áspera), o lado interno significa o lado inferior do mesmo, e o lado externo significa o lado superior do mesmo. Em relação ao flange (ou ao flange áspero) que se projeta a partir do lado inferior da parte de manta (ou da parte de manta áspera), o lado interno significa o lado superior do mesmo, e o lado externo significa o lado inferior do mesmo.

[0055] A porção de alteração de espessura do segundo produto forjado tem uma dimensão maior na direção frontal-traseira HD que a dimensão na direção frontal-traseira HD da porção de alteração de

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 62/87

15/35 formato do primeiro produto forjado. Dessa forma, quando a porção de alteração de formato for formada na porção de alteração de espessura, a quantidade de protrusão da porção de alteração de formato na direção frontal-traseira HD pode ser aumentada.

[0056] Conforme descrito acima, no método de produção de acordo com a modalidade, a parte unida do flange (flange áspero) à parte de manta (parte de manta áspera) é pressionada pela primeira matriz a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta em um corte transversal da parte de viga. A dimensão do flange na direção frontal-traseira pode ser aumentada dessa forma.

[0057] A etapa de prensagem pode ser realizada, enquanto a parte de manta áspera do primeiro produto forjado é comprimida entre duas segundas matrizes dispostas nos lados frontal e traseiro do primeiro produto forjado ao longo da direção frontal-traseira HD.

[0058] Dessa forma, no método de produção de acordo com a modalidade, a parte de manta (parte de manta áspera) é comprimida entre as segundas matrizes e, dessa forma, os flanges (flanges ásperos) são sustentados pelas segundas matrizes. Nesse estado, a parte unida do flange (flange áspero) à parte de manta pode ser pressionada pela primeira matriz a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta em um corte transversal.

[0059] Cada um dentre o primeiro flange áspero e o segundo flange áspero do primeiro produto forjado pode ter uma porção de alteração de formato. Nesse caso, na etapa de prensagem, cada um dentre o primeiro flange áspero e o segundo flange áspero obtém uma porção de alteração de espessura. Ademais, o primeiro flange áspero ou o segundo flange áspero, porém não ambos, do primeiro produto forjado pode ter uma porção de alteração de formato. Nesse caso, na etapa de prensagem, apenas o primeiro ou o segundo flange áspero obtém uma porção de alteração de espessura.

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 63/87

16/35 [0060] Tipicamente, uma etapa de cunhagem é realizada após a etapa de prensagem. Na etapa de cunhagem, determinadas partes (por exemplo, os assentos de fixação de mola) são ajustadas em formatos específicos. No método de produção de acordo com a modalidade, a etapa de cunhagem pode ser realizada ao mesmo tempo que a etapa de prensagem. Especificamente, na etapa de prensagem, enquanto a porção de alteração de formato é prensada, qualquer outra parte também pode ser prensada em um formato específico. Essa disposição permite que esse método de produção evite o aumento do número de etapas de processo, em comparação com um método de produção convencional. Nesse caso, as primeiras matrizes também podem ser usadas como matrizes para a etapa de cunhagem.

[0061] Dessa forma, no método de produção de acordo com a modalidade, quando a parte unida do flange (flange áspero) à parte de manta (parte de manta áspera) for pressionada pela primeira matriz a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta em um corte transversal, as partes do flange que serão formadas nas partes espessas também podem ser prensadas.

(Viga do Eixo Dianteiro) [0062] Um eixo dianteiro (uma viga do eixo dianteiro) de acordo com uma modalidade da presente invenção é produzido pelo método de produção de acordo a modalidade. A descrição do método de produção de acordo com a modalidade se aplica ao eixo dianteiro de acordo com a modalidade, e a descrição sobreposta será omitida da seguinte descrição do eixo dianteiro. Também, a descrição do eixo dianteiro se aplica ao método de produção de acordo com a modalidade. O eixo dianteiro de acordo com a modalidade pode ser produzido por qualquer outro método exceto o método de produção de acordo com a modalidade.

[0063] O eixo dianteiro de acordo com a modalidade tem uma par

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 64/87

17/35 te de viga que inclui uma parte de manta, e quatro partes de flange unidos em ambos os lados da parte de manta, e a parte de viga tem um corte transversal em formato de H. Cada uma das partes de flange tem uma parte fina em uma região central próxima à parte de manta. A região central é uma região a partir da parte de manta com uma largura de 50% de toda a largura da parte de flange. A parte fina é mais fina que a espessura máxima na região da parte de flange fora da região central. Nesta descrição, unir significa apenas unificar e nem sempre significa conectar por soldagem, fixação ou similares.

[0064] O eixo dianteiro de acordo com a modalidade inclui não só a parte de viga como também duas partes de fixação de pino mestre fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga em relação à direção de comprimento da parte de viga. A parte de viga inclui um primeiro flange que se projeta para a frente e para trás a partir do lado superior da parte de manta, e um segundo flange que se projeta para a frente e para trás a partir do lado inferior da parte de manta. Pelo menos um dentre o primeiro flange e o segundo flange tem uma porção de alteração de espessura. A porção de alteração de espessura inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta, e uma parte traseira que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta. Cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está mais distante da parte de manta que a primeira parte.

[0065] Conforme mencionado acima, cada um dentre o primeiro flange e o segundo flange pode incluir uma porção de alteração de espessura. Alternativamente, apenas o primeiro flange pode incluir uma porção de alteração de espessura, ou apenas o segundo flange pode incluir uma porção de alteração de espessura.

[0066] Em geral, a rigidez à flexão é avaliada pelo valor do segun

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 65/87

18/35 do momento de área, e o segundo momento de área é proporcional ao cubo da distância da linha neutra de flexão da peça de trabalho. Consequentemente, o aumento da área de corte transversal de uma porção distante da linha neutra de flexão é eficaz para aprimorar a rigidez. A porção de alteração de espessura descrita acima tem partes espessas em regiões distantes da parte de manta. Em outras palavras, cada uma das partes de flange de pelo menos um dos flanges tem uma parte fina em uma região próxima à parte de manta e uma parte espessa em uma região distante da parte de manta. Nesse caso, em um corte transversal do eixo dianteiro, o centro de gravidade da parte de flange está situado em uma posição relativamente distante do centro de gravidade da parte de viga (em comparação com a relação posicionai entre o centro de gravidade da parte de flange e o centro de gravidade da parte de viga em um eixo dianteiro convencional). Consequentemente, é possível aumentar o segundo momento de área da parte de flange em comparação com uma parte de flange em forma de placa plana de um eixo dianteiro convencional. Assim, de acordo com a modalidade, torna-se possível aprimorar a rigidez (rigidez à flexão na direção frontal-traseira HD e a rigidez à flexão na direção para cimabaixo VD) do eixo dianteiro sem aumentar o peso do mesmo. Ademais, é possível aumentar o segundo momento de inércia polar da parte de flange em comparação com uma parte de flange de um eixo dianteiro convencional. Assim, de acordo com a modalidade, torna-se possível aprimorar a rigidez torcional do eixo dianteiro sem aumentar o peso do mesmo. Em outras palavras, torna-se possível aprimorar a rigidez (rigidez à flexão e rigidez torcional) por unidade de peso do eixo dianteiro. Ademais, com o uso da porção de alteração de espessura, torna-se possível obter uma alta rigidez do eixo dianteiro sem aumentar o tamanho do eixo dianteiro.

[0067] Em relação à superfície da porção de alteração de espes

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 66/87

19/35 sura, em geral, a superfície externa do eixo dianteiro em relação à direção para cima-baixo VD se inclina para fora na direção para cimabaixo VD e, então, se inclina para dentro na direção para cima-baixo VD à medida que a distância da parte de manta aumenta. Quando a porção de alteração de espessura for visualizada horizontalmente a partir de um lado em que o flange se projeta, uma parte da superfície externa do mesmo em relação à direção para cima-baixo VD é invisível. Essa parte invisível corresponde a uma parte com um rascunho inverso em uma etapa de forjamento em matriz, e é difícil formar a porção de alteração de espessura apenas por forjamento em matriz. Por esse motivo, quando a porção de alteração de espessura for formada pelo método de produção que inclui uma etapa de forjamento em matriz, é necessário realizar a etapa de prensagem descrita acima. Em contrapartida, a porção de alteração de espessura pode ser facilmente formada pela etapa de forjamento em matriz e etapa de prensagem descritas acima. Consequentemente, o eixo dianteiro de acordo com a modalidade tem uma vantagem em termos de fabricação.

[0068] Agora, a espessura de um flange na junção entre o flange e a parte de manta é definido conforme exposto a seguir. Em um corte transversal da parte de viga, o esboço da base da parte de manta não é reto, porém curvo. Ou seja, o canto R na base da parte de manta está no formato de um arco circular. Em relação a cada um dos flanges, o ponto médio da espessura em uma parte do flange que está próximo à parte de manta, porém fora de contato com a parte de manta é determinado em cada lado da parte de manta. A direção na qual a linha que conecta os pontos médios da espessura em ambos os lados da parte de manta se estende é chamada de uma direção de extensão de flange. Uma linha tangente ao canto R em um ponto tangente que está mais próximo ao centro da parte de manta forma um ângulo maior com a direção de extensão de flange. O ponto tangente em que a linha

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 67/87

20/35 tangente à qual o canto R forma um ângulo de 10 graus com a direção de extensão de flange é determinado em cada lado da parte de manta. A linha reta que conecta tais pontos tangentes em ambos os lados da parte de manta é considerada como um limite da parte de manta. Com base nesse contorno, a espessura do flange é avaliada.

[0069] Um corte transversal (um corte ao longo de uma linha perpendicular à direção de comprimento LD) de um eixo dianteiro convencional 500 é mostrado na Figura 10. Quando o eixo dianteiro for produzido por forjamento em matriz, as matrizes (matrizes de forjamento) são movidas nas direções em que as partes de flange 530a a 530d se projetam (na direção frontal-traseira HD (direção perpendicular à direção de extensão de uma parte de manta 520 em corte transversal)). Portanto, ângulos de inclinação são fornecidos às partes de flange 530a a 530d. Na Figura 10, os ângulos de inclinação Q e Q’ para a direção de forjamento (direção frontal-traseira HD) são mostrados. Devido a esses ângulos de inclinação Q e Q’, cada uma das partes de flange 530a a 530d do eixo dianteiro convencional se toma mais fina à medida que a distância a partir de sua borda diminui. Em outras palavras, no eixo dianteiro convencional 500, cada uma das partes de flange 530a a 530d toma-se mais espessa à medida que a distância a partir do centro da parte de manta 520 diminui. De acordo com a modalidade, por outro lado, cada uma das partes de flange tem uma parte fina em uma região próxima à parte de manta e tem uma parte espessa em uma região distante da parte de manta.

[0070] Conforme descrito acima, a porção de alteração de espessura pode ser formada em pelo menos alguma parte da região (em alguma parte da região ou em toda a região) entre os dois assentos de fixação de mola. Por exemplo, a porção de alteração de espessura pode ser formada em 50% ou mais da região entre os dois assentos de fixação de mola (com base na dimensão na direção de comprimen

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 68/87

21/35 to LD).

(Aparelho de Produção) [0071] Em um outro aspecto, a presente invenção refere-se a um aparelho para produzir um eixo dianteiro. O aparelho de produção inclui as matrizes descritas acima usadas na etapa de prensagem, e um mecanismo para mover as matrizes da maneira descrita acima. Como o mecanismo para mover as matrizes, um mecanismo usado em uma máquina de prensagem convencional pode ser usado.

[0072] Algumas modalidades exemplificadoras da presente invenção serão descritas com referência aos desenhos. As modalidades que serão descritas abaixo são apenas exemplos, e algumas partes das modalidades abaixo podem ser substituídas por algumas partes da estrutura descrita acima. Na descrição a seguir, as mesmas partes e membros são denotados pelas mesmas referências numéricas, e uma descrição repetitiva pode ser omitida. Os desenhos abaixo são todos diagramas esquemáticos, e algumas partes que são desnecessárias para a descrição podem ser omitidas.

(Primeira Modalidade) [0073] Como uma primeira modalidade, será descrito um eixo dianteiro exemplificador de acordo com a presente invenção. A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um eixo dianteiro 100 de acordo com a primeira modalidade. A Figura 2 é uma vista frontal do eixo dianteiro 100, ou seja, uma vista quando o eixo dianteiro 100 for visualizado horizontalmente de frente. A Figura 3 é uma vista superior do eixo dianteiro 100. A Figura 4 é uma vista em corte transversal ao longo da linha IV-IV na Figura 3. Na Figura 4, a hachura é omitida. Em alguns desses desenhos e nos desenhos que serão mencionados mais adiante neste documento, a direção para a frente do eixo dianteiro 100 (ou um primeiro produto forjado 201 ou um segundo produto forjado 202) é denotada por FwD. Em alguns desenhos, a direção para cima-baixo é

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 69/87

22/35 denotada por VD, e a direção frontaktraseira é denotada por HD. Em alguns desenhos, também, a direção de comprimento da parte de viga 110 (ou uma parte de viga áspera 210) é denotada por LD.

[0074] Com referência à Figura 1, o eixo dianteiro (viga do eixo dianteiro) 100 inclui uma parte de viga 110, e duas partes de fixação de pino mestre 150 fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga 110 em relação à direção de comprimento LD da parte de viga 110. Cada uma das partes de fixação de pino mestre 150 tem um furo atravessante em que um pino mestre será inserido. Tipicamente, o eixo dianteiro 100 tem um formato que é substancialmente simétrico em relação ao centro da largura de veiculo, e o formato total é geralmente como um arco. Conforme mostrado na Figura 2, cada uma das partes de fixação de pino mestre 150 é conectada a um pneu 1 através do pino mestre.

[0075] A parte de viga 110 inclui uma parte de manta 120 que se estende na direção de comprimento LD, um primeiro flange 131 que se projeta para a frente e para trás a partir do lado superior da parte de manta 120, e um segundo flange 132 que se projeta para a frente e para trás de um lado inferior da parte de manta 120. O primeiro e o segundo flanges 131 e 132 incluem porções de alteração de espessura 141 e 142, respectivamente. A partir de outro ponto de vista, a parte de viga 110, que inclui a parte de manta 120 e os flanges 131 e 132 unidos a ambos os lados da parte de manta 120, tem um corte transversal em formato de H.

[0076] Conforme mostrado na Figura 4, a porção de alteração de espessura 141 inclui uma parte frontal 141a que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta 120, e uma parte traseira 141b que se projeta detrás a partir do lado da parte de manta 120. Cada uma dentre a parte frontal 141a e a parte traseira 141b inclui uma primeira parte P1 e uma segunda parte P2. A segunda parte P2 (parte

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 70/87

23/35 espessa) é mais espessa que a primeira parte P1 que está situada próxima à parte de manta 120, e a segunda parte P2 está situada mais distante da parte de manta 120 que a primeira parte P1.

[0077] De modo similar, a porção de alteração de espessura 142 inclui uma parte frontal 142a que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta 120, e uma parte traseira 142b que se projeta de trás a partir do lado da parte de manta 120. Conforme com a parte frontal 141a e a parte traseira 141b, cada uma dentre a parte frontal 142a e a parte traseira 142b inclui uma primeira parte P1 e uma segunda parte P2 (parte espessa).

[0078] As espessuras das porções de alteração de espessura 141 e 142 significam as respectivas dimensões das mesmas ao longo da direção para cima-baixo VD do eixo dianteiro 100. Na Figura 4, as espessuras das primeiras partes P1 da parte frontal 141a e da parte frontal 142a são denotadas por D1, e as espessuras das segundas partes P2 da parte frontal 141a e da parte frontal 142a são denotadas por D2. Em cada uma das partes frontais e das partes traseiras, a espessura D1 da primeira parte P1 e a espessura D2 da segunda parte P2 são comparadas.

[0079] A partir de outro ponto de vista, o eixo dianteiro 100 de acordo com a primeira modalidade é descrito da seguinte forma. A Figura 9 corresponde à Figura 4 e a Figura 9 mostra um corte transversal da parte de viga 110 do eixo dianteiro 100 de acordo com a modalidade. A parte de viga 110 tem um corte transversal em formato de H. A parte de viga 110 inclui uma parte de manta 120, e quatro partes de flange 130a a 130d unidas a ambos os lados da parte de manta 120. Por exemplo, a parte de flange 130a tem uma parte fina 130aa em sua região central Aa próxima à parte de manta 120. A região central Aa da parte de flange 130a é uma região a partir da parte de manta 120 com uma largura de 50% de toda a largura Wa da parte de flange

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 71/87

24/35

130a. A espessura ta da parte fina 130aa é mais fina que a espessura máxima tmax de uma região da parte de flange 130a fora da região central Aa.

[0080] As Figuras 1 a 4 mostram um caso exemplificador em que a porção de alteração de espessura 141 e a porção de alteração de espessura 142 são simétricas na direção para cima-baixo VD. Entretanto, as porções de alteração de espessura 141 e 142 podem ser simétricas na direção para cima-baixo VD. Devido ao fato de o eixo dianteiro ser completamente em formato de arco e devido ao fato de os pinos mestre ficarem posicionados na parte superior, uma carga torcional é gerada quando uma carga para a frente/para trás for aplicada. Entretanto, o eixo de rotação da carga torcional aplicada ao eixo dianteiro nem sempre coincide com o centro de parte de manta conforme mostrado na Figura 4, por exemplo e, portanto, tornar as porções de alteração de espessura 141 e 142 assimétricas resulta em um aumento da rigidez em alguns casos. No exemplo mostrado nas Figuras 1 a 4, também, cada uma dentre a porção de alteração de espessura 141 e a porção de alteração de espessura 142 é simétrica na direção frontaltraseira HD. Entretanto, cada uma das porções de alteração de espessura 141 e 142 pode ser assimétrica na direção frontal-traseira HD.

[0081] Em relação à superfície da porção de alteração de espessura 141, a superfície externa 141s da mesma em relação à direção para cima-baixo VD se inclina para fora na direção para cima-baixo VD e, então, se inclina para dentro na direção para cima-baixo VD à medida que a distância da parte de manta 120 aumenta. A superfície da porção de alteração de espessura 142 tem um formato similar. Tal porção de alteração de espessura tem uma parte invisível na superfície externa em relação à direção para cima-baixo VD quando visualizada horizontalmente a partir de uma direção em que o primeiro flange 131 se projeta. Conforme mencionado acima, é difícil formar essa par

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 72/87

25/35 te invisível apenas por forjamento em matriz.

[0082] No exemplo mostrado na Figura 4, a superfície interna 1411 da porção de alteração de espessura 141 em relação à direção para cima-baixo VD se inclina totalmente para fora na direção para cimabaixo VD. A superfície interna da porção de alteração de espessura 142 se inclina da mesma maneira. Entretanto, as inclinações dessas superfícies internas não se limitam às inclinações mostradas na Figura 4.

[0083] Conforme mostrado na Figura 1, o primeiro flange 131 inclui dois assentos de fixação de mola 111. Os dois assentos de fixação de mola 111 estão dispostos em um intervalo de modo que seja posicionado simetricamente um ao outro. As molas são colocadas nos assentos de fixação de mola 111, e sobre as molas, um corpo de veículo (incluindo um motor) é ajustado. Na primeira modalidade, as porções de alteração de espessura 141 e 142 são formadas na região entre os dois assentos de fixação de mola 111. Entretanto, as porções de alteração de espessura 141 e 142 podem ser formadas em qualquer outra região.

[0084] No corte transversal mostrado na Figura 4, o canto entre a superfície interna 141t da porção de alteração de espessura 141 e a superfície da parte de manta 120 é redondo (no formato de um arco circular). Na Figura 4, o limite entre a porção de alteração de espessura 141 (o primeiro flange 131) e a parte de manta 120 é uma linha reta que conecta as extremidades dos arcos circulares no lado da superfície interna 1411 (a extremidade do arco circular no lado da parte frontal 141a e a extremidade do arco circular no lado da parte traseira 141b). O limite entre a porção de alteração de espessura 142 (o segundo flange 132) e a parte de manta 120 é definido da mesma maneira. (Segunda Modalidade) [0085] Como uma segunda modalidade, um exemplo de um méto

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 73/87

26/35 do de produção do eixo dianteiro 100 mostrado nas Figuras 1 a 4 será descrito mais adiante neste documento com referência aos desenhos. Esse método de produção inclui uma etapa de forjamento em matriz e uma etapa de prensagem, que serão descritas posteriormente, que serão realizadas nessa ordem. A etapa de forjamento em matriz e a etapa de prensagem consistem em trabalho a quente que é realizado com a peça de trabalho aquecida.

[0086] Na etapa de forjamento em matriz, um primeiro produto forjado é produzido por forjamento em matriz de um material de aço. Não há limite para a etapa de forjamento em matriz, e uma etapa de forjamento em matriz convencional pode ser adotada. Tipicamente, o primeiro produto forjado obtido pela etapa de forjamento em matriz tem rebarba. No caso em que o primeiro produto forjado tem rebarba, uma etapa de aparamento de rebarba é realizada antes de o primeiro produto forjado ser submetido à etapa de prensagem. Não há limite para a etapa de aparamento de rebarba, e uma etapa de aparamento de rebarba convencional pode ser adotada.

[0087] A Figura 5A é uma vista em perspectiva de uma parte do primeiro produto forjado 201 após ser submetida à etapa de aparamento de rebarba, e na Figura 5, um corte transversal do primeiro produto forjado 201 é observado. O primeiro produto forjado 201 inclui uma parte de viga áspera 210 que será formada na parte de viga 110. A parte de viga áspera 210 inclui uma parte de manta áspera 220 que será formada na parte de manta 120, um primeiro flange áspero 231 que se projeta para a frente e para trás a partir do lado superior da parte de manta áspera 220, e um segundo flange áspero 232 que se projeta para a frente e para trás a partir do lado inferior da parte de manta áspera 220. No primeiro flange áspero 231, as partes 211 que serão formadas nos assentos de fixação de mola 111 são formadas. Na Figura 5A, a linha tracejada indica uma linha de rebarba BL ao lonPetição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 74/87

27/35 go da qual a rebarba foi aparada.

[0088] O primeiro flange áspero 231 inclui uma porção de alteração de formato 231a, e o segundo flange áspero 232 inclui uma porção de alteração de formato 232a. As porções de alteração de formato 231a e 232a serão formadas nas porções de alteração de espessura 141 e 142, respectivamente. Embora a seguinte descrição seja principalmente do formato da porção de alteração de formato 231a, a mesma se aplica à porção de alteração de formato 232a.

[0089] A Figura 5B mostra um corte que passa através das porções de alteração de formato 231a e 232a (um corte perpendicular à direção de comprimento LD). Conforme mostrado na Figura 5B, a porção de alteração de formato 231a aumenta em espessura à medida que a distância a partir da parte de manta áspera 220 diminui. Mais especificamente, a porção de alteração de formato 231a aumenta em espessura à medida que a distância a partir de uma borda da mesma aumenta e à medida que a distância da linha de rebarba BL diminui, de modo que a espessura da porção de alteração de formato 231a atinja o máximo na linha de rebarba BL. A espessura da porção de alteração de formato 231a atinge um máximo em uma região acima da parte de manta áspera 220 na direção para cima-baixo VD. A partir de outro ponto de vista, cada um dentre o primeiro e o segundo flanges ásperos 231 e 232 (as porções de alteração de formato 231a e 232a) tem uma espessura máxima em uma parte unida à parte de manta áspera 220 (correspondente à linha de rebarba BL). Consequentemente, o corte transversal da porção de alteração de formato 231a mostrado na Figura 5B é angulado como um V. Esse formato da porção de alteração de formato 231 permite que o material na região próxima à parte de manta áspera 220 (a região espessa) flua durante a etapa de prensagem, que será descrita posteriormente e, assim, a porção de alteração de espessura é formada.

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 75/87

28/35 [0090] A etapa de forjamento em matriz é realizada por matrizes móveis (matrizes de forjamento) para a frente e para trás na direção frontal-traseira HD (na direção perpendicular à direção de extensão da parte de manta áspera 220 em um corte transversal) em que o primeiro e o segundo flanges ásperos 231 e 232 se projetam. As matrizes de forjamento são emparelhadas com a linha central da parte de manta áspera 220 (a linha de rebarba BL) definida como uma face de contato. Portanto, os ângulos de inclinação são ajustados para a porção de alteração de formato 231a. Na Figura 5B, são mostrados os ângulos de inclinação Q1 e Q2 das superfícies da porção de alteração de formato 231a até a direção de forjamento (direção frontal-traseira HD). Devido a esses ângulos de inclinação, a porção de alteração de formato 231a se toma mais fina nas bordas.

[0091] O ângulo Q2 entre a superfície interna da porção de alteração de formato 231a e a direção frontal-traseira HD pode ser um ânguio de inclinação comumente usado (por exemplo, em uma faixa de 0 a 10 graus). O ângulo Q1 entre a superfície externa da porção de alteração de formato 231a e a direção frontal-traseira HD é maior que tal ângulo de inclinação comumente usado. O ângulo Q1 pode estar, por exemplo, em uma faixa de 10 a 60 graus. No exemplo mostrado na Figura 5B, as superfícies da porção de alteração de formato 231a são planas, porém essas superfícies podem ser curvas. No exemplo mostrado na Figura 5B, também, os respectivos centros das porções de alteração de formato 231a e 232a em relação à direção frontal-traseira HD (as partes das porções de alteração de formato 231a e 232a acima e abaixo da parte de manta áspera 220 na direção para cima-baixo VD) se projetam acentuadamente. Entretanto, os centros das porções de alteração de formato 231a e 232a não precisam ter esse formato e precisam apenas ser mais espessos que as partes frontais e traseiras dos mesmos. Por exemplo, os centros das porções de alteração de

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 76/87

29/35 formato 231a e 232a podem ter, cada um, um formato trapezoidal com uma superfície plana.

[0092] Um material de aço usado como uma peça de trabalho submetida à etapa de forjamento em matriz tem, tipicamente, um formato adequado para o forjamento em matriz. Tal material de aço pode ser produzido por uma etapa de pré-formação de pré-formar um tarugo que é um material de partida. Em outras palavras, o material de aço pode ser um produto pré-formado. Não há limite para a etapa de préformação, e uma etapa de pré-formação convencional pode ser adotada. Por exemplo, a etapa de pré-formação pode incluir uma etapa de laminação de tarugo e/ou uma etapa de flexão. A etapa de préformação é tipicamente trabalho a quente.

[0093] As Figuras 6A e 6B são vistas em corte que mostram uma etapa de prensagem exemplificadora. Na etapa de prensagem, o primeiro produto forjado 201 é prensado na direção para cima-baixo VD por pelo menos uma primeira matriz 310 e, assim, um segundo produto forjado 202 é produzido. O termo “pelo menos uma primeira matriz 310” significa pelo menos uma dentre as primeiras matrizes inferiores e superiores 310.

[0094] Na etapa de prensagem, primeiramente, conforme mostrado na Figura 6A, o primeiro produto forjado 201 é colocado entre a primeira matriz inferior 310 e a primeira matriz superior 310. Cada uma das primeiras matrizes 310 tem uma protuberância 310a. Uma das primeiras matrizes 310 se move na direção para cima-baixo VD em direção ao primeiro produto forjado 201.

[0095] Conforme mostrado na Figura 6A, a etapa de prensagem pode ser realizada com a parte de manta áspera 220 do primeiro produto forjado 201 mantida entre duas segundas matrizes 320 de frente e de trás (a partir da direção frontal-traseira HD). Em outras palavras, a etapa de prensagem pode ser realizada com a parte de manta áspe

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 77/87

30/35 ra 220 mantida entre duas segundas matrizes 320 a partir da direção perpendicular à direção de movimento da primeira matriz 310. A retenção do produto forjado 201 entre as segundas matrizes 320 possibilita a realização precisa da etapa de prensagem. A retenção do produto forjado 201 entre as segundas matrizes 320 impede adicionalmente que a parte de manta 220 se deforme durante a etapa de prensagem. [0096] As segundas matrizes 320 podem ter formatos que permitam que as próprias segundas matrizes 320 entrem em contato com as superfícies internas das porções de alteração de formato 231a e 232a e as superfícies da parte de manta áspera 220, conforme mostrado na Figura 6A. As segundas matrizes 320 precisam apenas entrar em contato parcial com a parte de manta áspera 220, e as outras partes das segundas matrizes 320 (as outras partes exceto as partes que entram em contato com a parte de manta áspera 220) não precisam entrar em contato com as porções de alteração de formato 231a e 232a.

[0097] Em seguida, conforme mostrado na Figura 6B, a primeira matriz superior 310 é movida para baixo para pressionar o primeiro produto forjado 201. As regiões das porções de alteração de formato 231a e 232a nos lados superior e inferior da parte de manta áspera 220 (partes espessas) e seus arredores são prensadas pelas primeiras matrizes 310. Assim, os materiais nessas regiões são induzidos a fluir para a frente e as partes traseiras do primeiro produto forjado 201, e as porções de alteração de espessura 141 e 142 são formadas. As protuberâncias 310a das primeiras matrizes 310 facilitam um fluxo do material. Ademais, as partes espessas das primeiras matrizes 310 permitem que uma grande quantidade de material flua.

[0098] A partir de outro ponto de vista, conforme mostrado nas Figuras 4, 5B e 6B, as partes unidas à parte de manta áspera 220 (correspondentes às linhas de rebarba BL) dos flanges ásperos 231 e 232 (as porções de alteração de formato 231a e 232a) são prensadas pe

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 78/87

31/35

Ias primeiras matrizes 310 a partir de um lado externo na direção de extensão da parte de manta 220 em corte transversal (na direção para cima-baixo VD). Assim, cada um dos flanges ásperos 131 e 132 obtém partes espessas (segundas partes P2) em regiões fora da parte unida até a parte de manta áspera 220 e obtém uma parte fina (primeira parte P1) em uma região central próxima à parte de manta 120. A espessura da parte fina é menor que a espessura máxima da parte espessa. [0099] Dessa forma, um segundo produto forjado 202 é produzido. O segundo produto forjado 202 inclui um terceiro flange áspero 241 com uma porção de alteração de espessura 141, e um quarto flange áspero 242 com uma porção de alteração de espessura 142.

[00100] Por meio da etapa de forjamento em matriz e da etapa de prensagem descrita acima, o segundo produto forjado 202 que tem quase o mesmo formato externo que o eixo dianteiro 100 é obtido. O segundo produto forjado 202 pode ser submetido a várias etapas conforme necessário. Essas etapas incluem, por exemplo, uma etapa de cunhagem, uma etapa de perfuração, uma etapa de aquecimento, uma etapa de desempeno, etapa de tratamento de superfície, uma etapa de revestimento e similares. Essas etapas podem ser realizadas de maneira convencional. Então, o eixo dianteiro 100 é produzido. Conforme descrito acima, a etapa de prensagem pode dobrar como uma etapa de cunhagem.

EXEMPLOS [00101] Mais adiante neste documento, a presente invenção será descrita em mais detalhes dando exemplos específicos.

[00102] A rigidez de uma parte de viga com uma porção de alteração de espessura, que é um exemplo inventivo, e a rigidez de uma parte de viga sem uma porção de alteração de espessura, que é um exemplo comparativo, foram avaliados por simulação. Na simulação, as amostras que têm, cada uma, um comprimento de 100 mm e o

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 79/87

32/35 mesmo formato em corte transversal em qualquer posição na direção de comprimento foram usadas como modelos. As amostras 1 e 2 foram consideradas como tendo o módulo de Young de 210 GPa e razão de Poisson de 0,293 como suas propriedades. A simulação foi conduzida pelo método de elementos finitos. A Amostra 1 e a Amostra 2 foram consideradas iguais em massa. Em outras palavras, a Amostra 1 e a Amostra 2 foram consideradas iguais em área de corte transversal ao longo de uma direção perpendicular à direção de comprimento.

[00103] A Figura 7 mostra o formato em corte transversal da Amostra 1 de um exemplo inventivo e o formato em corte transversal da Amostra 2 de um exemplo comparativo. No corte transversal mostrado na Figura 7 (no corte ao longo de uma direção perpendicular à direção de comprimento LD), o formato seccional da Amostra 1 e o formato seccional da Amostra 2 são ambos lateral e verticalmente simétricos. Os flanges da Amostra 2 foram considerados por projetarem-se para a frente e para trás na direção frontal-traseira HD do lado superior e do lado inferior da parte de manta. O ângulo de inclinação da Amostra 2 foi considerado como 5 graus.

[00104] Na vista em corte transversal da Figura 7, um sistema de coordenadas XY foi considerado com o centro de gravidade CT de cada amostra ajustado como uma origem. O eixo geométrico X do sistema de coordenadas XY era paralelo à direção frontal-traseira HD da parte de viga, e o eixo geométrico Y do sistema de coordenadas XY era paralelo à direção para cima-baixo VD da parte de viga. Então, o centro de gravidade da parte de cada amostra na região positiva X e positiva Y, ou seja, o centro de gravidade de um quarto do corte transversal de cada amostra foi calculado. O centro de gravidade CG1 de um quarto do corte transversal da Amostra 1 e o centro de gravidade CG2 de um quarto do corte transversal da Amostra 2 são mostrados

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 80/87

33/35 na Figura 7. As coordenadas desses eram da seguinte forma. Os valores de coordenada indicam distância (unidade: mm).

[00105] Centro de gravidade CG1 da Amostra 1: (X, Y) ··· (21,629, 23,507) [00106] Centro de gravidade CG2 da Amostra 2: (X, Y) = (21,121, 19,812) [00107] Conforme mostrado acima, a coordenada X e a coordenada Y do centro de gravidade CG1 da Amostra 1 eram maiores que aquelas do centro de gravidade CG2 da Amostra 2. A maior coordenada X e a maior coordenada Y produzem um efeito que um aumento no segundo momento da área contra a deformação por flexão causada por uma carga frontal/traseira, um aumento no momento de inércia polar contra a torção e um aumento no segundo momento de área contra a deformação por flexão causada por uma carga para cima/para baixo são obtidos enquanto o peso é mantido ieve.

[00108] Com base nas quantidades de deformação da Amostra 1 e da Amostra 2 causadas por aplicações de cargas a essas conforme mostrado na Figura 8, a rigidez da Amostra 1 e a rigidez da Amostra 2 foram calculadas por simulação. Especificamente, embora uma superfície de extremidade seja mantida, cargas foram aplicadas à outra superfície de extremidade nas direções mostradas na Figura 8. A partir das quantidades de deformação da parte em que as cargas foram aplicadas, a rigidez foi calculada. Uma quantidade de deformação é inversamente proporcional à rigidez. A rigidez na direção frontaltraseira foi calculada a partir da quantidade de deformação causada pela aplicação da carga de flexão para a frente/para trás mostrada na Figura 8. A rigidez na direção para cima-para baixo foi calculada a partir da quantidade de deformação causada pela aplicação da carga de flexão para cima/para baixo mostrada na Figura 8. A rigidez torcional foi calculada a partir da quantidade de deformação causada pela apli

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 81/87

34/35 cação do torque de rotação mostrado na Figura 8. Os resultados são mostrados na Tabela 1.

TABELA 1

	Rigidez (N/m)	Rigidez de Amostra 1/ Rigidez de Amostra 2 (%)
Amostra 1	Amostra 2 (Exemplo Comparativo)
Rigidez na Direção Frontal-Traseira	1,3923x10⁶	1,3905x10⁶	100,1
Rigidez na Direção para Cima-para Baixo	8,0544x10^s	6,3425x10⁵	127,0
Rigidez Torcional	1,2639x10⁶	1,2107x10®	104,4

[00109] Conforme mostrado na TABELA 1, a rigidez na direção frontal-traseira e a rigidez torcional da Amostra 1 de um exemplo inventivo eram maiores que aquelas da Amostra 2 de um exemplo comparativo. A rigidez na direção para cima-baixo da Amostra 1 era muito maior que aquela da Amostra 2.

[00110] Os resultados mostram que com o uso de uma parte de viga com uma porção de alteração de espessura de acordo com a modalidade em um eixo dianteiro, é possível aumentar a rigidez do eixo dianteiro sem aumentar o peso. Isto significa que é possível reduzir o peso do eixo dianteiro sem diminuir a rigidez. Isso significa, ainda, que é possível obter um eixo dianteiro com um tamanho comparável ou menor que aquele de um eixo dianteiro convencional e tem rigidez comparável ou maior que aquele do eixo dianteiro convencional. APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00111] A presente invenção é aplicável a vigas de eixo dianteiro. LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

100: eixo dianteiro (viga do eixo dianteiro)

110: parte de viga

111: assento de fixação de mola

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 82/87

35/35

120: parte de manta

131: primeiro flange

132: segundo flange

141, 142: porção de alteração de espessura

141a, 142a: parte frontal

141b, 142b: parte traseira

150: parte de fixação de pino mestre

201: primeiro produto forjado

202: segundo produto forjado

210: parte de viga áspera

220: parte de manta áspera

231: primeiro flange áspero

232: segundo flange áspero

231 a,232a: porção de alteração de formato

310: primeiras matrizes

320: segundas matrizes

P1: primeira parte

P2: segunda parte

LD: Direção de comprimento

HD: Direção frontal-traseira

VD: direção para cima-baixo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de produção de uma viga do eixo dianteiro (100) que inclui uma parte de viga, a parte de viga inclui uma parte de manta e flanges unidos em ambos os lados da parte de manta e tem um corte transversal em formato de H, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma etapa de forjamento em matriz de um material com matrizes de forjamento emparelhadas em um eixo central da parte de manta para formar a parte de manta e os flanges de modo que pelo menos um dos flanges tenha uma espessura máxima em sua parte unida à parte de manta, no corte transversal da parte da viga; e uma etapa de prensagem da parte unida do flange à parte de manta com uma primeira matriz (310) a partir de um lado externo em uma direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga para formar partes espessas em regiões fora da parte unida do flange até a parte de manta.
2. Método de produção de uma viga do eixo dianteiro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira matriz pressiona a parte unida do flange na parte de manta a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga para ampliar o flange no corte transversal da parte de viga.
3. Método de produção de uma viga do eixo dianteiro, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira matriz pressiona a parte unida do flange na parte de manta a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga enquanto as segundas matrizes estão comprimindo a parte de manta e retendo os flanges.
4. Método de produção de uma viga do eixo dianteiro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo

Petição 870190095745, de 25/09/2019, pág. 40/87

2/2 fato de que a primeira matriz pressiona partes do flange que serão formadas nas partes espessas quando a parte unida do flange for pressionada na parte de manta a partir de um lado externo na direção de extensão de parte de manta no corte transversal da parte de viga.
5. Viga do eixo dianteiro (100) que compreende uma parte de viga e duas partes de fixação de pino mestre fornecidas a ambas as extremidades da parte de viga em relação a uma direção de comprimento da parte de viga, caracterizada pelo fato de que:

a parte de viga inclui uma parte de manta que se estende na direção de comprimento, um primeiro flange que se projeta para a frente e para trás de um lado superior da parte de manta, e um segundo flange que se projeta para a frente e para trás de um lado inferior da parte de manta;

pelo menos um dentre o primeiro flange e o segundo flange inclui uma porção de alteração de espessura (141);

a porção de alteração de espessura inclui uma parte frontal que se projeta para a frente a partir do lado da parte de manta e uma parte traseira que se projeta detrás a partir do lado da parte de manta;

cada uma dentre a parte frontal e a parte traseira inclui uma primeira parte, e uma segunda parte que é mais espessa que a primeira parte e está situada mais distante da parte de manta que a primeira parte; e uma superfície externa da porção de alteração de espessura em relação a uma direção para cima-baixo da parte de viga do eixo dianteiro se inclina para fora na direção para cima-baixo e, então, se inclina para dentro na direção para cima-baixo à medida que uma distância da parte de manta aumenta.