BRPI0518831B1

BRPI0518831B1 - eixo flexível para um veículo motorizado compreendendo uma travessa, travessa de eixo para ligação de dois braços, veículo equipado com tal eixo flexível e método de fabricação de tal travessa

Info

Publication number: BRPI0518831B1
Application number: BRPI0518831A
Authority: BR
Inventors: Riffeier Bruno; Foulquier Jacques; Fabbro Patrice; Deslande Raymond
Original assignee: Arcelormittal Tubular Products; Auto Chassis Int Snc
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2018-07-17
Also published as: FR2878786B1; FR2878786A1; US8047617B2; DE602005026316D1; CN101072696A; EP1827880A1; BRPI0518831A2; WO2006061424A1; CN101072696B; EP1827880B1; JP5324101B2; JP2008522893A; ATE497892T1; US20080150349A1; PL1827880T3

Abstract

eixo flexível, travessa de eixo, veículo equipado com tal eixo flexível, e método de fabricação de tal travessa. esta invenção se refere a um eixo flexível para veículo motorizado, compreendendo uma travessa (1) que conecta dois braços longitudinais (2), caracterizado pelo fato de que a dita travessa (1) tem uma seção transversal fechada, e pelo fato de que a dita travessa possui, em pelo menos uma região central, uma seção transversal essencialmente trapezoidal (11)

Description

(54) Título: EIXO FLEXÍVEL PARA UM VEÍCULO MOTORIZADO COMPREENDENDO UMA TRAVESSA, TRAVESSA DE EIXO PARA LIGAÇÃO DE DOIS BRAÇOS, VEÍCULO EQUIPADO COM TAL EIXO FLEXÍVEL E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE TAL TRAVESSA (51) Int.CI.: B60G 21/05 (30) Prioridade Unionista: 08/12/2004 FR 04 13084 (73) Titular(es): AUTO CHASSIS INTERNATIONAL SNC. ARCELORMITTAL TUBULAR PRODUCTS VITRY (72) Inventor(es): BRUNO RIFFEIER; PATRICE FABBRO; RAYMOND DESLANDE; JACQUES FOULQUIER “EIXO FLEXÍVEL PARA UM VEÍCULO MOTORIZADO COMPREENDENDO UMA TRAVESSA, TRAVESSA DE EIXO PARA LIGAÇÃO DE DOIS BRAÇOS, VEÍCULO EQUIPADO COM TAL EIXO FLEXÍVEL E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE TAL TRAVESSA”

A invenção se relaciona com o campo de veículos motorizados. Mais precisamente, a invenção diz respeito a eixos flexíveis para veículos motorizados.

Recordemo-nos de que o termo eixo flexível se refere em geral a um eixo projetado para formar um elemento de torção entre duas rodas.

Tipicamente, um eixo flexível consiste de dois braços longitudinais, cada um destes suportando as montagens de roda e conectados por um elemento de ligação transversal conhecido por eixo com travessa, eixo morto ou eixo de perfil.

Durante o planejamento de um eixo, consideram-se duas propriedades do eixo, dentre outras, ao apreciar as qualidades deste: a flexão e a torção.

O princípio dos eixos flexíveis permite reconciliar uma grande rigidez para flexão com uma relativa flexibilidade à torção. Em geral, é por meio da geometria da seção transversal da travessa, por meio de sua inércia de flexão e de torção, que se chega a um denominador comum entre a rigidez à flexão e a flexibilidade (relativa) à torção.

As seções transversais selecionadas para produzir eixos de aço (ou outros materiais isotrópicos) geralmente têm forma de “V”, “U” ou “L”, visto que esses tipos de geode 09/02/2018, pág. 6/23 metria oferecem uma reação interessante entre a inércia de flexão e de torção.

Os últimos anos foram cenário da aplicação em grande escala da técnica dos eixos flexíveis nos segmentos de construção automobilística de pequeno e médio porte, graças às suas diversas vantagens, das quais podemos citar uma excelente relação carga de serviço / arquitetura e economia de implementação, fazendo uso principalmente de montagens de unidades de solda mecânica.

Essas vantagens levaram os projetistas de suspensões a aperfeiçoar continuamente a técnica. Os eixos flexíveis, de fato, estão sujeitos a algumas limitações, uma delas sendo a solução conciliatória delicada entre a rigidez longitudinal e transversal, e a outra, a durabilidade limitada pelas condições de resistência de ambos os componentes, que são sujeitos a grandes deformações elásticas.

A exigência cada vez maior de conforto e manutenção das estradas induzem os projetos de eixos de travessa flexíveis a soluções que consistem em introduzir um elemento de rigidez à torção entre os dois braços posteriores, geralmente chamado de “barra estabilizadora ou “barra de estabilização lateral, com o objetivo de limitar a inclinação do veículo e ao mesmo tempo preservar a grande flexibilidade vertical do sistema de suspensão, assegurando a suavização das imperfeições da estrada para o chassi.

Entretanto, o aumento contínuo do perímetro da aplicação da técnica dos eixos flexíveis a veículos de grande massa (sedãs de grande porte, minivans, monovolumes e até de 09/02/2018, pág. 7/23 mesmo veículos utilitários), sem diminuir a qualidade da viagem, resulta cada vez mais em componentes que funcionam nos limites absolutos de operação, seja pela resistência estática às forças incidentais, seja pela característica de fadiga do metal durante a vida útil do sistema de suspensão.

O elemento de ligação, ou travessa, é assim um dos componentes mais difíceis de se projetar, principalmente em termos de resistência e comportamento.

Hoje, nos eixos de travessa flexíveis, a travessa que liga os braços longitudinais é produzida com duas tecnologias diferentes.

Na primeira, a travessa é fabricada a partir de uma seção curvada (ou aço prensado) de tal forma a obter uma seção transversal em forma de U, em forma de V ou em forma de L. Essas travessas geralmente têm de ser unidas a uma barra estabilizadora, com o intuito de proporcionar rigidez à torção ao eixo.

A segunda tecnologia consiste em integrar a função de rigidez à rolagem na própria travessa.

Neste caso, a travessa é produzida a partir de um tubo, que geralmente tem uma seção circular, e em seguida o tubo é sujeito, pelo menos na parte central, a um processo de deformação em que uma parte da parede é comprimida para dentro em direção a outra parte da parede a fim de proporcionar a torção e flexão de rigidez desejada (exemplo: Peugeot 806 (marca registrada), ilustrado na Figura 1, ou o Opel Zafira (marca registrada), ilustrado na Figura 2).

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A diversidade da rigidez à rolagem em função das necessidades é obtida modificando-se a seção transversal da travessa.

A presente invenção se aplica a travessas de eixo produzidas de acordo com a segunda tecnologia, atualmente chamadas de “eixos de perfil fechado ou “eixos de seção fechada .

Em geral, ela se aplica a todos os eixos flexíveis que façam o uso de uma travessa composta por um tubo dotado, na região central, de uma concavidade com seção transversal em forma de U ou em forma de V.

O tubo da travessa só é comprimido em uma parte transversal para reduzir a torção, e retém suas seções circulares nas extremidades, de modo a facilitar a conexão aos braços da suspensão por meio de solda.

Além disso, as travessas desses eixos possuem pelo menos uma geratriz retilínea do perfil que liga as duas extremidades.

Esse modelo tradicional de travessas de seção fechada tem como conseqüência o fato de que o centro de torção da seção mediana não pode estar muito afastado do eixo geométrico inicial do tubo, devido à geometria deste. Somente uma rotação da travessa ao redor de seu eixo geométrico transversal permite alguma modificação angular do centro da posição de torção.

Todavia, certas exigências dos fabricantes de veículos em relação ao comportamento do eixo são incompatíveis com uma distância pequena entre o centro de torção do eixo e de 09/02/2018, pág. 9/23 o eixo geométrico do tubo constituído pelos centros das seções circulares em suas extremidades.

De fato, tal é o nível de afastamento induzido por um movimento de rolagem que é necessária uma translação vertical considerável da seção central.

Ademais, essa incompatibilidade é acentuada, em certos casos, por restrições arquitetônicas. Essas restrições nos levam, de fato, a reconsiderar em alguns casos o espaço ocupado pela travessa em relação ao tubo de escape.

A invenção particularmente visa a superar as desvantagens do estado da técnica.

Mais precisamente, a invenção tem por objetivo proporcionar um eixo flexível cuja travessa de perfil fechado permita um aumento considerável na rigidez à torção do eixo em relação às soluções da técnica anterior.

A invenção igualmente intenta proporcionar um eixo que possa ser adaptado a novas arquiteturas, especialmente em reação ao posicionamento do tubo de escape.

A invenção também visa a proporcionar um procedimento de fabricação para a travessa de tal eixo.

Esses objetivos, bem como outros que surgirão no texto a seguir, são alcançados graças à presente invenção, cujo objetivo é obter um eixo flexível para veículos motorizados, e compreende uma travessa que liga dois braços longitudinais, caracterizado pelo fato de que a dita travessa tem uma seção fechada, e em que a dita travessa apresenta, em pelo menos uma região central, uma seção com formato notadamente trapezoidal.

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Dessa forma, deslocamos significativamente o centro de torção do eixo em relação a um eixo geométrico que corresponde ao eixo geométrico do tubo antes de sua formação.

Portanto, o comportamento do eixo correspondente é em grande medida aperfeiçoado.

De acordo com uma concretização preferida, a dita travessa apresenta uma seção curvada, a dita travessa preferencialmente tendo, em cada uma de suas extremidades, uma seção circular.

De acordo com uma concretização preferida, o centro de inércia da seção central da dita travessa é distante de uma linha reta que passa pelos centros de inércia das seções das extremidades da dita travessa.

Dessa forma, obtêm-se uma curvatura da travessa e seu efeito é acrescentado ao da seção transversal trapezoidal da travessa em sua região central, contribuindo assim para o aumento da distância do centro de torção, e, conseqüentemente, da rigidez do eixo.

Além disso, as seções da extremidade da travessa podem assim ser posicionadas abaixo de um tubo de escape em uma arquitetura de acordo com a qual o curso do tubo de escape passa acima da travessa passando por cima de uma seção da extremidade da travessa no lado esquerdo do veículo.

A invenção também diz respeito a uma travessa pretendida para ligar dois braços longitudinais em um eixo flexível de um veículo motorizado, e caracterizada pelo fato de que ela possui uma seção fechada e pelo fato de que a dita de 09/02/2018, pág. 11/23 travessa apresenta, em pelo menos uma região central, uma seção que é de formato significativamente trapezoidal.

A invenção também diz respeito a um veículo equipado com um eixo flexível para veículo motorizado, que compreende uma travessa ligando dois braços longitudinais, e caracterizado pelo fato de que a dita travessa tem uma seção fechada, e em que a dita travessa apresenta, em pelo menos uma região central, uma seção que é de formato significativamente trapezoidal.

A invenção também diz respeito a um procedimento para produzir uma travessa pretendida para ligar transversalmente os dois braços longitudinais de um eixo flexível de veículo motorizado, e caracterizado pelo fato de que ele tem uma etapa de fabricação que consiste em deformar uma travessa com uma seção fechada de tal forma que a dita travessa apresente, em pelo menos uma região central, uma seção com formato significativamente trapezoidal.

De preferência, o procedimento compreende uma fase de formação da dita travessa que proporciona uma seção de curvatura entre sua região central e suas duas seções de extremidade.

De acordo com uma concretização vantajosa, a dita fase de formação é realizada em duas etapas, uma consistindo em produzir uma pré-deformação em pelo menos uma zona de transição entre a dita região central e uma região de seção circular próxima a pelo menos uma de suas extremidades, a outra etapa consistindo em continuar a deformação na dita região central de modo a conferir sua forma final.

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Vantajosamente, a dita fase de deformação é realizada por meio de prensagem.

De preferência, o procedimento compreende uma etapa que consiste em curvar a dita travessa de tal maneira que o centro de inércia da seção central da dita travessa esteja distante de uma linha reta passando através do centro de inércia das seções nas extremidades da dita travessa.

Outras características e vantagens da invenção irão transparecer mais claramente quando da leitura da descrição seguinte e de acordo com um modo preferido de produção da invenção, dados aqui somente a título exemplificativo e não limitativo, e nos desenhos anexos, nos quais:

- As Figuras 1 e 2 são vistas de um eixo que compreende uma travessa com seção fechada de acordo com a técnica anterior.

- A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um eixo flexível de acordo com a invenção.

- A Figura 4 é uma vista em perspectiva da travessa de um eixo flexível de acordo com a invenção.

- A Figura 5 é uma vista parcial do eixo de acordo com a invenção, conforme ilustrado na Figura 3.

- A Figura 6 é uma vista de duas seções transversais da travessa de um eixo de acordo com a invenção.

Como mencionado antes, o princípio da invenção é o fato de produzir um eixo flexível com o auxílio de uma travessa cuja seção fechada apresenta, pelo menos na região central da travessa, uma seção notadamente trapezoidal.

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Entende-se por região central uma parte da extensão da travessa mais ou menos estendida, e centralizada entre as duas extremidades da travessa.

Isso é ilustrado na Figura 3, que ilustra tal eixo flexível que compreende uma travessa, conforme anteriormente mencionado, ligando os dois braços longitudinais 2.

Lembre-se de que o eixo está conectado à carroceria do veículo por meio das ligações articuladas com bucha 21 sustentadas nos braços longitudinais 2, estes presentes em suas buchas de extremidade 21, e um cabeçote do eixo 22 pretendido para suportar uma parte de rotação.

Como ilustra a Figura 5, cada cabeçote do eixo 22, de acordo com a presente concretização, é materializado com:

- um assento de mola 221

- uma manilha 222 para fixação de uma barra de estabilização lateral “Panhard bar (marca registrada)

- uma peça de empuxo 223 para um assento de mola.

Cada cabeçote do eixo 22 também possui um meio de fixação 223 pretendido para ligar um amortecedor ao eixo.

Observa-se também que cada braço 2 compreende uma parte dianteira (bucha do mancal 21) fixada por parafusos no cabeçote do eixo 22.

Em referência à Figura 4, uma travessa do eixo de acordo com a invenção tem uma parte central com uma seção trapezoidal 11 (ilustrada pela linha escura na Figura 4).

Além disso, a seção da travessa é formada de tal maneira que ela se modifica progressivamente a partir do de 09/02/2018, pág. 14/23 formato trapezoidal na parte centra até um formato circular nas extremidades 12.

Adicionalmente, a travessa 1 tem uma forma curvada. Em outras palavras, a travessa apresenta uma deformação longitudinal produzida de tal forma que o centro de inércia no nível mediano da travessa seja afastado em relação a uma linha reta que conecta os centros das seções de extremidade circular 12.

Assim, em tal travessa descrita, o centro de torção da seção central, e de todas as seções deformadas conectadas, é afastado para cima ao máximo a fim de obter um centro de torção equivalente o maior possível.

Entende-se por centro de torção equivalente da travessa todas as posições dos centros de torção de todas as seções da travessa.

Uma travessa, tal como ilustrada na Figura 4, é produzida pela deformação por conformação de metal da travessa a fim de obter o afastamento máximo da seção central, conservando ao mesmo tempo o maior raio de curvatura possível durante o controle do processo.

A Figura 6 ilustra, em seção transversal, o posicionamento da seção trapezoidal 11 no plano mediano (note que Y = 0) do eixo em relação às seções de extremidade 12.

Os seguintes elementos são ilustrados nesta Figura:

- I0, que	representa	o centro	de	torção	da	seção
mediana do eixo;
- G0, que	representa	o centro	de	inércia	da	seção

mediana do eixo;

de 09/02/2018, pág. 15/23

- G1, que representa o centro de inércia da seção de extremidade 12.

Observa-se, como claramente ilustrado, que os pontos I0, G0 e G1 estão alinhados.

Além disso, a deformação por conformação de metal na direção Z faz com que os lados H (entre G0 e G1) e d (entre I0 e G1) sejam determinados de tal forma a otimizar a posição de I0 na direção Z, ou seja, para maximizar a distância d.

Para produzir um eixo da maneira anteriormente descrita, realizam-se etapas que consistem em:

- cortar um tubo de seção circular em um tamanho predeterminado;

- curvar a seção tubular assim dessa forma obtida fixando suas extremidades e aplicando, com o auxílio de uma prensa, uma força significativamente perpendicular ao eixo geométrico da seção tubular;

- deformar a seção curvada de tal modo que ela apresente uma seção arqueada em sua seção central que é significativamente trapezoidal.

Nota-se que a fase de deformação é realizada em duas etapas:

- a primeira consiste em preparar uma zona de transição entre a região central final e a seção circular (isto é, uma região não deformada na extremidade da fase de deformação) e próxima às extremidades da travessa;

de 09/02/2018, pág. 16/23

- a segunda consiste em prensar a travessa prédeformada a fim de obter o formato trapezoidal desejado para a seção central da travessa.

Petição 870180011759, de 09/02/2018, pág. 17/23

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Eixo flexível para um veículo motorizado, que compreende uma travessa (1) que liga dois braços longitudinais, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita travessa (1) possui uma seção fechada, e em que a dita travessa tem, em uma região central, uma seção que é de formato trapezoidal (11).
2. Eixo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a travessa (1) tem uma seção curvada.
3. Eixo flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita travessa (1) tem, em cada uma de suas extremidades, uma seção circular (12).
4. Eixo flexível, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que seu centro de inércia (G0) da seção central da dita travessa é distante de uma linha reta que passa através dos centros de inércia (Gi) das seções de extremidade (12) da dita travessa (1).
5. Travessa de eixo pretendida para ligação de dois braços longitudinais no eixo flexível de um veículo motorizado, CARACTERIZADA pelo fato de conter uma seção fechada, e em que a dita travessa possui, em uma região central, uma seção de formato trapezoidal (11).
6. Veículo equipado com um eixo flexível para um veículo automotor, que compreende uma travessa (1) que liga dois braços longitudinais, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita travessa possui uma seção fechada, e em que a dita trade 09/02/2018, pág. 18/23 vessa possui, em uma região central, uma seção de formato trapezoidal (11).
7. Método de fabricação para uma travessa (1) pretendida para ligar dois braços longitudinais (2) em um eixo flexível de um veículo motorizado, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa que consiste em deformar a travessa que tem uma seção fechada, de tal modo que a dita travessa possua, em uma região central, uma seção de formato trapezoidal (11).
8. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma fase de deformação da dita travessa, realizada de tal modo a formar uma seção curvada entre sua região central e suas duas seções de extremidade.
9. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita fase de deformação é realizada em duas etapas, uma consistindo em realizar uma pré-deformação em pelo menos uma zona de transição entre a dita região central e uma região de seção circular na região de pelo menos uma de suas extremidades; a outra etapa consistindo em continuar a deformação na dita região central a fim de conferi-la sua forma final.
10. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita fase de deformação é realizada por prensagem.
11. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa que consiste em curvar a dita travessa, de tal maneira que o de 09/02/2018, pág. 19/23 centro de inércia da seção central da dita travessa seja distante de uma linha reta que passa através dos centros de inércia das seções de extremidade da dita travessa.

Petição 870180011759, de 09/02/2018, pág. 20/23

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