BRPI0607708A2 - biela estrutural oca, processo de fabricação de uma biela estrutural oca, e, sistema de montagem - Google Patents

Abstract

BIELA ESTRUTURAL OCA, PROCESSO DE FABRICAçãO DE UMA BIELA ESTRUTURAL OCA, E, SISTEMA DE MONTAGEM. A invenção se refere a uma biela estrutural oca (1) que compreende uma primeira ponteira (8a), uma segunda ponteira (8b) assim como uma porção principal oca (10) situada entre as duas ponteiras. De acordo com a invenção, ela compreende um primeiro e um segundo elementos de biela (2a, 2b) conectados solidariamente um ao outro e que apresentam respectivamente um primeiro corpo oco (6a) realizado de uma só peça com a primeira ponteira (8a) assim como um segundo corpo oco (6b) realizado de uma só peça com a segunda ponteira (8b), os primeiro e segundo elementos sendo conectados por intermédio de uma junção (4) situada a meio comprimento da biela, e sendo de preferência realizados por torneamento por escoamento. Aplicação especial a um sistema de montagem destinado a ser interposto entre um estribo de fixação de motor de aeronave e um motor.

Description

"BIELA ESTRUTURAL OCA, PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UMABIELA ESTRUTURAL OCA, E, SISTEMA DE MONTAGEM"

DOMÍNIO TÉCNICO

A presente invenção se refere de modo geral a uma biela estrutural oca que compreende uma primeira ponteira, uma segunda ponteiraassim como uma porção principal oca situada entre as duas ponteiras.

Por outro lado, a invenção se refere também a um processo defabricação de uma tal biela.

Por biela oca, entende-se por exemplo qualquer biela suscetível de transmitir esforços de tração e/ou de compressão no seio de umaestrutura, e que apresenta características dinâmicas definidas.

Assim, uma aplicação especial mas não limitativa da invençãose refere às bielas destinadas a constituir uma parte de um sistema demontagem disposto entre um estribo de fixação (do inglês "Engine MountingStructure") e seu motor associado, essas bielas tendo principalmente comoobjetivo assegurar a compensação dos esforços de impulsão gerados pelomotor.

Entretanto, outras aplicações da invenção podem sernaturalmente consideradas, tais como sua utilização em qualquer estrutura complexa na qual as bielas empregadas devem responder a rigidezes definidas.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

Da arte anterior, são conhecidas diversas formas de realizaçãopara essas bielas estruturais ocas destinadas a ser utilizadas em estruturascomplexas com ambiente térmico elevado tais como aquelas dos sistemas demontagem de motor para aeronave, essas bielas compreendendo globalmente,em seu estado final, duas ponteiras separadas por uma porção principal oca.

Em um primeiro tipo de realização conhecido da arte anterior,a biela feita de aço ou liga metálica compreende um corpo de biela queintegra uma das duas ponteiras, e que define a quase totalidade da porçãoprincipal oca. Além disso, essa biela compreende um outro elemento queconstitui a segunda ponteira, esse último sendo unido no corpo de biela, depreferência por um sistema de passo de parafuso, ou ainda pr uma junçãoatarraxada.

Nessa configuração especial da arte anterior em que a biela éobtida pela união de dois elementos, o elemento que constitui o corpo de bielarepresenta habitualmente cerca de 80 % do comprimento total da biela.

Em um segundo tipo de realização conhecido da arte anterior,a biela feita de aço ou liga metálica compreende um corpo de bielageralmente tubular e que constitui a quase totalidade da porção principal oca.Por outro lado, ela integra dois outros elementos que constituemrespectivamente a primeira e a segunda ponteira, cada um deles unido a umadas extremidades do corpo de biela, de preferência por um sistema de passode parafuso, por uma junção atarraxada, ou ainda com o auxílio de umasoldadura circunferencial realizada por soldagem laser, soldagem de feixe deelétrons, TIG/MIG, etc.

Nesses dois tipos de realização conhecidos da arte anterior, uminconveniente maior reside no fato de que é necessário prever uma/duasjunções ao nível das extremidades da biela que se encontram cada uma delasem um campo de tensão não homogêneo. Assim, essa junção deve então serdimensionada pelo nível de tensão mais elevado desse campo, o que implicaum superdimensionamento e portanto perdas inevitáveis de desempenho.

Além disso, esse tipo de junção superdimensionada introduzinelutavelmente uma condição de sobretensão local que é também prejudicialaos desempenhos globais da biela.

Para essas bielas metálicas da arte anterior dimensionadas emtensão e rigidez e que são destinadas a ser utilizadas em um ambiente térmicoelevado, um outro inconveniente não desprezível também foi detectado.Esse inconveniente provém das técnicas de fabricaçãoutilizadas que levam todas à obtenção de bielas de forma cilíndrica,habitualmente de seção circular, que acarreta inevitavelmente umcompromisso de desempenho em relação ao conjunto dos critério de definição e das solicitações mecânicas aplicadas a essas bielas. De fato, se as formascilíndricas obtidas podem ser otimizadas em relação a solicitações de tração,elas o são em contrapartida mais dificilmente em relação às solicitações decompressão e de flambagem.

Finalmente, a forma cilíndrica oca das bielas se revela também dificilmente otimizável em relação às respostas dinâmicas dessas bielas,notadamente no sentido que a escolha das freqüências próprias, para umcomprimento de biela dado, é unicamente definida pelo diâmetro exterior epela espessura dessa última.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

A invenção tem portanto como objetivo propor uma bielaestrutural oca assim como seu processo de fabricação que corrigem pelomenos parcialmente os inconvenientes mencionados acima relativos àsrealizações da arte anterior.

A invenção também tem como objetivo prever um sistema de montagem destinado a ser interposto entre um estribo de fixação de motor deavião e um motor, esse sistema integrando biela de compensação dos esforçosde impulsão que respondem ao objetivo mencionado acima.

Para fazer isso, a invenção tem primeiro como objeto umabiela estrutural oca que compreende uma primeira ponteira, uma segundaponteira assim como uma porção principal oca situada entre as duas ponteiras.De acordo com a invenção, ela compreende um primeiro e um segundoelementos de biela conectados solidariamente um ao outro e que apresentamrespectivamente um primeiro corpo oco realizado de uma só peça com aprimeira ponteira assim como um segundo corpo oco realizado de uma sópeça com a segunda ponteira, esses primeiro e segundo elementos de bielasendo conectados solidariamente um ao outro por intermédio de uma junçãosituada a meio comprimento da biela.

Com a biela estrutural de acordo com a invenção, é possívelreduzir significativamente as perdas de desempenhos encontradas com asrealizações da arte anterior, isso sendo explicado notadamente pela presençada junção dos dois elementos de biela a meio comprimento da biela, querdizer ao nível da parte mediana dessa última. Efetivamente, a localizaçãoespecífica dessa junção na parte mediana permite que essa última estejasituada em uma zona de tensão constante, e em conseqüência disso ótima.Nenhum superdimensionamento supérfluo precisa portanto ser realizado paraessa junção única, contrariamente às junções descentradas feitas nas bielas daarte anterior.

Por outro lado, uma outra vantagem reside no fato de que cadaponteira é realizada de uma só peça com seu corpo de biela associado, o quepermite obter uma continuidade estrutural muito satisfatória ao nível da zonade transição entre essas duas partes constitutivas de cada elemento de biela.Com relação a isso, é precisado que o fato de dispor de dois elementos debielas que correspondem cada um deles a uma meia biela implica que a parteinterna da zona de transição pode facilmente ser otimizada por usinagem, emrazão da facilidade de acesso para a ferramenta proporcionada pelo pequenocomprimento desses dois elementos de biela, notadamente em referência aocomprimento dos corpos de biela encontrados anteriormente. Como seráexposto de modo mais detalhado ulteriormente, essa vantagem é ainda maisnotável quando os corpos ocos são realizados pela técnica de torneamento porescoamento.

A invenção permite portanto apresentar bielas preferivelmentemetálicas com desempenhos aumentados, de grande esbeltez, dimensionadasem tensão e rigidez, que dispõem e características dinâmicas definidas e quesão capazes de funcionar em um ambiente compatível com o ambientetérmico ao qual elas estão destinadas.

A esse título, como acaba de ser evocado, é de fatopreferencialmente previsto que cada um dos primeiro e segundo corpos ocos da biela de acordo com a invenção é realizado por torneamento porescoamento.

Essa técnica de conformação a frio por extrusão pontual, emque a perda de matéria é quase nula, confere vantagens significativas às bielasrealizadas de tal modo, que provocam notadamente uma alta notável dos desempenhos dessas últimas.

Primeiro, é conveniente indicar que essa técnica dedeformação plástica do metal a frio permite obter, a um custo menor, corposde biela de formas complexas que podem então facilmente ser totalmenteotimizadas em relação aos diferentes critérios de solicitações mecânicas taiscomo a tração, a compressão, a flambagem, a excitação dinâmica, etc.

Além disso, essa técnica especial permite aumentarsensivelmente as características mecânicas do material por encruamento,notadamente no que diz respeito à dureza e à resistência. Os ganhos emtermos de aumento das características mecânicas podem se elevar até cerca de 15 a 20%.

Se essa técnica preferida para a realização dos corpos ocospode eventualmente ser substituída por um método clássico de usinagem notorno, é notado que essa técnica de torneamento por escoamento é escolhidapela melhora global que ele é suscetível de proporcionar, notadamente no que diz respeito à geometria das bielas, à resistência da matéria, à massa, àqualidade, assim como aos custos gerados.

Finalmente, também é precisado que a realização dos corposocos por torneamento por escoamento é efetuada a partir de pré-formas quedispõem de um comprimento menor do que o comprimento final dessescorpos ocos. Assim, essa técnica favorece efetivamente a facilidade de acessopara os meios de usinagem destinados a ser introduzidos na pré-forma com oobjetivo de otimizar a forma da parte interna da futura zona de transição,tendo em vista obter uma continuidade estrutural muito satisfatória ao níveldessa zona de transição que estabelece no final a junção entre as duas partesconstitutivas de cada elemento de biela.

De preferência, a junção entre os corpos dos dois elementos debiela é uma soldadura, por exemplo realizada por fricção. Com referência aisso, é notado que a forma de meia biela a conectar é especialmente propíciapara a realização de uma tal soldadura circunferencial por fricção, que éatualmente reconhecida como apresentando um nível de desempenho nãoigualado.

Ainda de maneira preferencial, os primeiro e segundo corposocos, que formam conjuntamente a porção principal oca da biela, apresentamcada um deles uma extremidade de junção que apresenta uma sobre-espessurade matéria. Assim, esse reforço estrutural trazido localmente a cada um dosdois corpos ocos permite abaixar a tensão passante ao nível decompatibilidade da estrutura que integra a biela.

De preferência, os primeiro e segundo corpos ocos apresentamcada uma deles uma superfície interna cilíndrica, assim como uma superfícieexterna cilíndrica.

Uma outra possibilidade reside no fato de prever que osprimeiro e segundo corpos ocos apresentem cada um deles uma superfícieinterna cilíndrica, assim como uma superfície externa não cilíndrica, porexemplo de forma sensivelmente troncônica, facilmente realizável com oauxílio da técnica de torneamento por escoamento.

Naturalmente, sem sair do âmbito da invenção, qualquer outraforma complexa pode ser considerada para a superfície externa dos corposocos, notadamente de modo a que essa última seja totalmente otimizada emrelação aos diferentes critérios de solicitações mecânicas tais como a tração, acompressão, a flambagem, a excitação dinâmica, etc.

De maneira preferida, os primeiro e segundo elementos debiela apresentam cada um deles uma zona de transição de forma exteriortroncônica entre o corpo oco e a ponteira em questão. É precisado que essaforma específica é escolhida de modo a minimizar o estado de sobretensãolocal ao nível dessa zona de transição.

Por outro lado, é possível simultaneamente ouindependentemente prever que a zona de transição compreende um entalhe feito em uma face lateral interna do corpo oco que delimita um espaço vaziodesse último, o entalhe feito se encontrando então em uma seção que nãotrabalha.

Por outro lado, a invenção tem como objeto um processo defabricação de uma tal biela estrutural oca, que compreende as seguintesetapas:

- fabricação de uma pré-forma do primeiro elemento de bielaassim como de uma pré-forma do segundo elemento de biela;

- realização por torneamento por escoamento dos primeiro esegundo corpos ocos, respectivamente a partir das duas pré-formas; e

- união dos primeiro e segundo corpos ocos um com o outro.

Preferencialmente, a etapa de união dos primeiro e segundocorpos ocos um com o outro é realizada por soldagem, por exemplo porsoldagem por fricção.

De modo preferido, a etapa de fabricação das duas pré-formas é realizada de maneira a que cada uma delas apresente, ao nível de umaextremidade de junção, uma sobre-espessura de matéria, com o objetivo queessa última constitua o reforço estrutural precitado. Em um tal caso, é possívelprever que essa adição de matéria não seja afetada pela etapa de realizaçãopor torneamento por escoamento dos primeiro e segundo corpos ocos, demaneira a que essa sobre-espessura de matéria conserve suas característicasmecânicas desejáveis para a junção.

A etapa de fabricação das duas pré-formas é realizada demaneira a que cada uma delas apresente uma superfície interna cilíndrica naqual pode ser inserido um mandril giratório por ocasião da etapa de realizaçãopor torneamento por escoamento dos primeiro e segundo corpos ocos.

Por outro lado, a etapa de realização por torneamento porescoamento dos primeiro e segundo corpos ocos a partir das pré-formas érealizada de modo que cada um deles disponha à escolha de uma superfícieexterna cilíndrica ou não cilíndrica. Nesse último caso, a título de exemploilustrativo, a forma sensivelmente troncônica pode ser escolhida.

De preferência, a etapa de união dos primeiro e segundocorpos ocos um com o outro é seguida por uma etapa de realização porusinagem das primeira e segunda ponteiras, essas usinagens sendo feitas emuma porção de ponteira de cada uma das pré-formas.

A esse título, a etapa de realização por usinagem das primeirae segunda ponteiras é realizada de maneira a que os primeiro e segundoelementos de biela apresentem cada um deles uma zona de transição de formaexterior troncônica entre o corpo oco e a ponteira em questão.

Por outro lado, o processo compreende para cada um dos doiselementos de biela, antes da etapa de união dos primeiro e segundo corposocos um com o outro, e de preferência antes da etapa de realização portorneamento por escoamento dos primeiro e segundo corpos ocos, uma etapade realização por usinagem de um entalhe em uma face lateral interna de umaporção de corpo oco da pré-forma, essa face lateral delimitando um espaçovazio dessa porção de corpo oco.

Finalmente, é precisado que as etapas de fabricação das duaspré-formas são cada uma delas de preferência realizadas a partir de umelemento cheio de forma cilíndrica.Por outro lado, a invenção tem também como objeto umsistema de montagem destinado a ser interposto entre um estribo de fixaçãode motor de aeronave e um motor, esse sistema de montagem compreendendouma pluralidade de fixações de motor assim como bielas de compensação dosesforços de impulsão gerados pelo motor. De acordo com a invenção, cadauma das bielas de compensação dos esforços de impulsão é constituída poruma biela estrutural oca tal como aquela descrita acima.

Outras vantagens e características da invenção aparecerão nadescrição detalhada não limitativa abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Essa descrição será feita em referência aos desenhos anexosentre os quais:

- a figura 1 representa uma vista em perspectiva de uma bielaestrutural oca de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção;

- a figura 2 representa uma vista em corte longitudinal da bielamostrada na figura 1;

- as figuras 3a a 3g esquematizam etapas sucessivas de umprocesso de acordo com um modo de realização preferido da presenteinvenção, que visa fabricar a biela estrutural oca mostrada nas figuras 1 e 2;

- a figura 4 representa uma vista em perspectiva de uma bielaestrutural oca de acordo com um outro modo de realização preferido dapresente invenção; e

- a figura 5 representa um sistema de montagem destinado a ser interposto entre um estribo de fixação de motor de aeronave e um motor,esse sistema se apresentando sob a forma de um modo de realização preferidoda presente invenção e integrando bielas tais como aquela mostrada nasfiguras 1 e 2.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DEREALIZAÇÃO PREFERIDOS

Primeiramente em referência conjuntamente às figuras 1 e 2, épossível perceber uma biela estrutural oca 1 de acordo com um modo derealização preferido da presente invenção, de preferência mas nãoexclusivamente destinada a ser utilizada no seio de um sistema de montageminterposto entre um estribo de fixação de motor de aeronave e um motor.

A biela 1 compreende globalmente um primeiro e um segundoelemento de biela 2a, 2b, de preferência idênticos, que constituemrespectivamente duas meias bielas. Esses dois elementos de biela 2a, 2b,conectados solidariamente por uma junção 4, apresentam respectivamente umprimeiro e um segundo corpos ocos 6a, 6b, cada um desses corpos 6a, 6bsendo realizado de uma só peça respectivamente com a primeira ponteira 8a ea segunda ponteira 8b.

Os dois elementos de biela 2a, 2b, que forma conjuntamenteuma parte principal oca 10 da biela 1 e que são realizados de preferência portorneamento por escoamento, apresentam portanto cada um deles umcomprimento L' que corresponde à metade do comprimento total L dessabiela 1, implicando que a junção 4 se encontra a meio comprimento dessaúltima.

Nesse modo de realização preferido da presente invenção, ocorpo oco 6a apresenta uma superfície interna cilíndrica 12a que dispõepreferencialmente de uma seção circular, assim como uma superfície externacilíndrica 14a, de preferência também de seção circular, cada uma dessassuperfícies 12a, 14a sendo disposta de acordo com um mesmo eixolongitudinal 16 da biela 1.

Como pode ser visto melhor na figura 2, o corpo oco 6a dispõede uma extremidade de junção 18a em contato com a junção 4 que integrauma sobre-espessura de matéria 20a, essa sobre-espessura 20a permitindoassim trazer um reforço estrutural local para a biela 1.A primeira ponteira 8a pode dispor de qualquer forma clássicae conhecida pelo profissional, tal como aquela de uma ponteira de duascabeças perfuradas como está representado nas figuras. Sua realização éefetuada preferencialmente por usinagem.

O primeiro elemento de biela 2a é provido de uma zona detransição 22a situada entre a primeira ponteira 8a e o primeiro corpo oco 6a,essa zona 22a sendo realizada de maneira a apresentar uma forma exteriortroncônica, com o objetivo de diminuir da melhor forma possível o estado desobretensão local ao nível dessa zona de transição 22a. Por outro lado, aonível de uma parte interna dessa zona 22a, quer dizer ao nível de uma facelateral interna 24a do corpo 6a que delimita um espaço vazio 26a e que ésensivelmente ortogonal ao eixo 16, é feito um entalhe 28a que toma tambémuma forma cilíndrica de seção circular, disposta de acordo com esse mesmoeixo longitudinal 16.

De modo análogo àquele exposto acima, o segundo corpo oco6b apresenta uma superfície interna cilíndrica 12b assim como uma superfícieexterna cilíndrica 14b que dispõem cada uma delas de uma seção circular,essas superfícies 12b, 14b sendo também dispostas de acordo com o eixolongitudinal 16 da biela 1.

Por outro lado, o segundo corpo oco 6b dispõe de umaextremidade de junção 18b em contato com a junção 4 e que integra umasobre-espessura de matéria 20b com o objetivo de criar um reforço estruturallocal para a biela 1.

Aqui ainda, o segundo elemento de biela 2b é provido de umazona de transição 22b situada entre a segunda ponteira 8b e o segundo corpooco 6b, essa zona 22b sendo realizada de maneira a apresentar uma formaexterior troncônica com as finalidades precitadas. Por outro lado, ao nível deuma parte interna dessa zona 22b, quer dizer ao nível de uma face lateralinterna 24b do corpo 6b que delimita um espaço vazio 26b e que ésensivelmente ortogonal ao eixo 16, é feito um entalhe 28b que toma tambémuma forma cilíndrica de seção circular, disposta de acordo com esse mesmoeixo longitudinal 16.

A junção 4 toma a forma de uma soldadura circunferencial queune as duas extremidades de junção 18a, 18b que levam as duas sobre-espessuras de matéria 20a, 20b, e se situa globalmente em um plano medianoda biela 1 que corresponde também a um plano de simetria transversal paraessa última.

Em referência à figura 4, uma biela estrutural oca 100 seencontra representada sob a forma de um outro modo de realização preferidoda presente invenção.

Essa biela 100 é sensivelmente similar àquela mostrada nasfiguras 1 e 2 e descrita acima. Com referência a isso, os elementos que levamas mesmas referências numéricas correspondem portanto a elementosidênticos ou similares.

Assim, é possível perceber que a única diferença entre asbielas 1 e 100 reside na forma da superfície externa 114a, 114b dos primeiro esegundo corpos ocos 6a, 6b.

De fato, essas superfícies 114a, 114b não são mais cilíndricascomo as superfícies 14a, 14b mencionadas precedentemente, mas dispõem deuma forma complexa de maneira a ser totalmente otimizadas em relação aosdiferentes critérios de solicitações mecânicas tais como a tração, acompressão, a flambagem, a excitação dinâmica, etc. A forma representada nafigura 4 corresponde a título de exemplo indicativo a uma formasensivelmente troncônica, cuja seção aumenta indo-se na direção da soldadura4. Naturalmente, aqui também é possível conservar as sobre-espessuras dematéria 20a, 20b ao nível das extremidades de junção 18a, 18b, ainda demodo a proporcionar reforços locais de estrutura para a biela 1.

Em referência agora às figuras 3a a 3g, vai ser descrito umprocesso de fabricação de biela de acordo com um modo de realizaçãopreferido da presente invenção, esse processo tendo como objetivo afabricação da biela estrutural oca 1 representada nas figuras 1 e 2.

Primeiramente em referência as figuras 3a a 3e, vão serdescritas as diferentes etapas de realização do primeiro elemento de biela 2aantes de sua conexão solidária como segundo elemento de biela 2b. A essetítulo, é notado que a maneira de obter o primeiro elemento de biela 2amostrado na figura 3e se aplica de modo idêntico para obter o segundoelemento de biela 2b. Por essa razão, o processo de obtenção do segundoelemento de biela 2b antes de sua conexão solidária com o primeiro elementode biela 2a não será descrito mais. Além disso, deve ser compreendido que arealização dos dois elementos de biela 2a, 2b destinados a ser conectadosulteriormente pode portanto ser efetuada sucessivamente ou simultaneamente,sem sair do âmbito da invenção.

A iniciação da fabricação do elemento de biela 2a é efetuadapela escolha de um elemento cheio 30 de forma cilíndrica, de preferência deseção circular de eixo longitudinal 31 como está mostrado na figura 3a, cujasdimensões convém para a realização do elemento 2a desejado. Esse elementocheio 30 é de preferência realizado em aço ou em liga metálica. Por razões decompreensão da invenção, o elemento de biela 2a em seu estado acabado foirepresentado em pontilhados na figura 3a, o que permite desde já constatarque o elemento cheio 30 de comprimento inicial 1, vai ser submetido, nodecorrer da execução do processo, a uma extensão de seu comprimento quepermite que ele atinja o comprimento L' que corresponde ao comprimentofinal do elemento de biela 2a.

A etapa seguinte consiste na realização da pré-forma 32 doprimeiro elemento de biela 2a, por exemplo por usinagem no tornoconvencional do elemento cheio 30, que visa fazer aparecer uma superfícieexterna cilíndrica de seção circular 34 de um lado e de outro da qual se situamrespectivamente uma seção 36 de diâmetro inferior ao nível de uma porção deponteira 38 da pré-forma 32, assim como uma seção 40 de diâmetro maior aonível da extremidade livre de junção de uma porção de corpo oco 42 dessamesma pré-forma 32.

A título indicativo, é precisado que a seção 40 pode serconservada sem ser submetida a modificação até a união dos dois elementosde biela 2a, 2b, quer dizer ser conservada no estado mostrado na figura 3bsem ser afetada pela etapa de torneamento por escoamento que será descritaabaixo.

Por outro lado, a seção 36 de diâmetro inferior feita ao nível daporção de ponteira 38 das pré-forma 32 é essencialmente prevista para fazeraparecer uma ruptura de nível 44 entre essa seção 36 e a superfície externa 34,essa ruptura de nível sendo facilmente capaz de ser introduzida por rodetes daaparelhagem utilizada para a execução da etapa de torneamento porescoamento.

Em referência à figura 3 c, a porção de corpo oco 42 ésubmetida em seguida a uma outra usinagem que visa fazer aparecer umespaço vazio 46 delimitado por uma superfície interna cilíndrica de seçãocircular 48 e de eixo longitudinal 31. Por outro lado, se esse espaço vazio 46 éaberto do lado da extremidade livre de junção da porção de corpo oco 42, eleé no entanto limitado no lado oposto a essa extremidade por uma face lateralinterna 50 ortogonal ao eixo 31 e situada aproximadamente ao nível da junçãoentre as porções de ponteira 38 e de corpo oco 42 da pré-forma 32.

Nessa face lateral interna 50, é feito um entalhe 52 que tomatambém uma forma cilíndrica de seção circula, disposta de acordo com essemesmo eixo longitudinal 31.

A esse estágio que precede a etapa de torneamento porescoamento, é conveniente notar que a usinagem da porção de ponteira 38preferencialmente ainda não foi realizada, e que a porção de corpo oco 42 énaturalmente dimensionada em função do volume de matéria necessário paraa realização do corpo oco 6a do elemento de biela 2a. Por outro lado, étambém precisado que o diâmetro da superfície cilíndrica 48 dispõe de umdiâmetro idêntico ao diâmetro previsto para a superfície interna cilíndrica 12ado corpo oco 6a a fabricar.

O primeiro corpo oco 6a é então realizado a partir da pré-forma 32, por torneamento por escoamento como o mostra esquematicamentea figura 3 d.

Para fazer isso, um mandril giratório de torneamento por escoamento 54, de diâmetro sensivelmente idêntico ao diâmetro da superfícieinterna cilíndrica 48, é inserido no espaço 46 a fim de preencher esse último,até vir em contato com a superfície lateral 50. Um cabeçote de torno componta 56 em contato exterior com a porção de ponteira 38 aplica a pressãonecessária por um lado para a retenção da pré-forma 32 sobre o mandril 54, e por outro lado para o acionamento em rotação dessa pré-forma 32.

No final desse etapa de torneamento por escoamento realizadade maneira convencional e com o objetivo de empurrar a matéria da rupturade nível 44 para a extremidade de junção da porção de corpo oco 42, obtém-se então o primeiro elemento de biela 2a de eixo longitudinal 31 e munido deseu corpo de biela 6a que apresenta uma superfície externa 14a da formadesejada, a saber aqui de forma cilíndrica e de seção circular.

Como o mostra a figura 3e que compara esquematicamente osdois comprimentos L' e 1, é possível perceber que a etapa de torneamento porescoamento provocou um alongamento assim como uma diminuição daespessura da porção de corpo oco 42 para formar o corpo oco 6a, enquantoque a porção de ponteira 38 quanto a ela não foi submetida a nenhumamodificação por ocasião dessa etapa. É notado que essa etapa pode porexemplo ser conduzida em duas passagens, de maneira a trazer uma taxa dediminuição que pode se elevar a 80 % ((espessura inicial - espessura final) /(espessura inicial)), assim como um aumento da resistência mecânica porencruamento da ordem de 15 a 20 %.

No final de etapa de torneamento por escoamento, a superfícieinterna cilíndrica 48 da pré-forma 32 se transformou portanto para dar asuperfície cilíndrica 12a de mesmo diâmetro e de comprimento aumentado, eque define o espaço vazio 26a. Por outro lado, a forma do entalhe 52 da pré-forma 32 não foi modificada, e esse último corresponde agora ao entalhe 28 ado corpo oco 6a. De modo análogo e como mencionado precedentemente, aseção 40 foi conservada sem ser submetida a modificação, e correspondeagora à sobre-espessura de matéria 20a.

Uma vez que os dois elementos de biela 2a e 2b são obtidos domodo exposto acima, e que eles se encontram portanto cada um deles em umaforma idêntica àquela mostrada na figura 3e, é procedido a uma etapa deunião dos primeiro e segundo corpos ocos 6a, 6b desses elementos de biela2a, 2b, de preferência por soldagem, e ainda mais preferencialmente porsoldagem por fricção. Assim, a junção 4 precitada aparece tomando a formade uma soldadura circunferencial que une as duas extremidades de junção 18a, 18b que levam as duas sobre-espessuras de matéria 20a, 20b, essa junção 4estando então em medida de proporcionar níveis de desempenhos muitoelevados.

Uma outra vantagem que decorre do modo de operar reside nofato de que os dois elementos de biela 2a, 2b a unir por soldagem por fricçãonão necessitam ser submetidos a um alinhamento angular antes da soldagempor fricção, visto que suas ponteiras respectivas 8a, 8b ainda não foramusinadas. Basta portanto prever que no final dessa etapa de união dos doiscorpos ocos 6a, 6b, os dois elementos de biela 2a, 2b sejam dispostoscoaxialmente de acordo com o eixo 16 confundido com os dois eixoslongitudinais 31 desses dois elementos de biela.

Por outro lado, é notado que se a técnica de soldagem porfricção é efetivamente preferida, outras técnicas de união conhecidas peloprofissional também são consideradas sem sair do âmbito da invenção, taiscomo a soldagem laser, a soldagem de feixe de elétrons, a soldagemTIG/MIG, etc.

Em seguida, como o mostra a figura 3g para o primeiroelemento de biela 2a, a porção de ponteira 38 esquematizada em pontilhados ésubmetida a uma operação de usinagem de maneira a fazer a ponteira 8aaparecer da forma desejada, essa operação de usinagem podendo por exemploser efetuada com o auxílio de uma máquina de fresar de comando digital. Poroutro lado, durante essa etapa de usinagem, é também realizada a zona detransição 22a de forma exterior troncônica, que faz assim a ruptura de nível44 inicialmente prevista na pré-forma 32 desaparecer.

Naturalmente, essas operações são também realizadas demaneira idêntica para o segundo elemento de biela 2b.

Finalmente, outras etapas clássicas podem sem seguida serrealizadas, tais como um tratamento térmico se esse último se revelanecessário, ou ainda um acabamento mecânico garantia da intercambialidadedas bielas 1.

Em referência à figura 5, é possível perceber um sistema demontagem 60 interposto entre um estribo de fixação de motor de aeronave 62e um motor 64, esse sistema 60 tomando a forma de um modo de realizaçãopreferido da presente invenção.

Como pode ser percebido claramente nessa figura 5, o sistemade montagem 60 disposto entre o motor 64 e uma estrutura rígida 66 doestribo de fixação 62 compreende de modo convencional e conhecido peloprofissional, uma fixação dianteira 68, uma fixação traseira 70, assim comoum dispositivo de compensação dos esforços de impulsão 72 gerados pelomotor 64.

A particularidade do sistema de montagem 60 reside portantona concepção desse dispositivo de compensação dos esforços de impulsão 72que é composto por duas bielas estruturais ocas 1 tais como aquelas queforam apresentadas acima.

Essas duas bielas 1, também chamadas de bielas longas e quepodem ultrapassar um comprimento de dois metros, são cada uma delas porum lado ligadas a uma parte dianteira de um cárter central do motor 64, assimcomo na fixação traseira 70.

Naturalmente, sem sair do âmbito da invenção, o sistema demontagem 60 poderia alternativamente apresentar um dispositivo de compensação dos esforços de impulsão de bielas curtas, no qual essas bielassão conectadas na fixação dianteira no lugar da fixação traseira. Também, ébem evidentemente precisão que a aplicação desse sistema de montagem 60não está limitado ao caso representado na figura 5 na qual o motor 64 édestinado a ser suspenso sob o velame 74 da aeronave.

Naturalmente, diversas modificações podem ser trazidas peloprofissional às bielas 1, 100, ao processo de fabricação assim como ao sistemade montagem 60 que acabam de ser descritos, unicamente a título deexemplos não limitativos. Em especial, o processo descrito, e maisespecificamente sua etapa de realização por torneamento por escoamento dosprimeiro e segundo corpos ocos, pode ser adaptada de maneira a obter umabiela estrutural oca tal como mostrada na figura 4. Além disso, o sistema demontagem para motor de aeronave poderia também ser projetado de maneiraa que seu dispositivo de compensação dos esforços de impulsão integre bielasestruturais ocas tais como aquelas mostradas na figura 4.

Claims (23)

1. Biela estrutural oca (1, 100) que compreende uma primeiraponteira (8a), uma segunda ponteira (8b) assim como uma porção principaloca (10) situada entre as duas ponteiras (8a, 8b), caracterizada pelo fato deque ela compreende um primeiro e um segundo elementos de biela (2a, 2b)conectados solidariamente um ao outro e que apresentam respectivamente umprimeiro corpo oco (6a) realizado de uma só peça com a dita primeiraponteira (8a) assim como um segundo corpo oco (6b) realizado de uma sópeça com a dita segunda ponteira (8b), os ditos primeiro e segundo elementosde biela (2a, 2b) sendo conectados solidariamente um ao outro por intermédiode uma junção (4) situada a meio comprimento da dita biela.

2. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com a reivindicação-1, caracterizada pelo fato de que cada um dos ditos primeiro e segundo corposocos (6a, 6b) é realizado por torneamento por escoamento.

3. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com a reivindicação-1 ou a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita junção (4) é umasoldadura.

4. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a dita junção (4) é uma soldadura realizada por fricção.

5. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com uma qualquerdas reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os ditosprimeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) apresentam cada um deles umaextremidade de junção (18a, 18b) que apresenta uma sobre-espessura de matéria (20a, 20b).

6. Biela estrutural oca (1) de acordo com uma qualquer dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiro esegundo corpos ocos (6a, 6b) apresentam cada um deles uma superfícieinterna cilíndrica (12a, 12b), assim como uma superfície externa cilíndrica(14a, 14b).

7. Biela estrutural oca (100) de acordo com uma qualquer dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os ditos primeiro esegundo corpos ocos (6a, 6b) apresentam cada um deles uma superfícieinterna cilíndrica (12a, 12b), assim como uma superfície externa nãocilíndrica (114a, 114b).

8. Biela estrutural oca (100) de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a dita superfície externa não cilíndrica (114a, 114b) dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b), apresenta uma formasensivelmente troncônica.

9. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com uma qualquerdas reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os ditosprimeiro e segundo elementos de biela (2a, 2b) apresentam cada um delesuma zona de transição (22a, 22b) de forma exterior troncônica entre o corpooco (6a, 6b) e a ponteira em questão (8a, 8b).

10. Biela estrutural oca (1, 100) de acordo com uma qualquerdas reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os ditosprimeiro e segundo elementos de biela (2a, 2b) apresentam cada um delesuma zona de transição (22a, 22b) entre os corpos ocos (6 a, 6b) e a ponteira em questão (8a, 8b), a dita zona de transição (22a, 22b) compreendendo umentalhe (28a, 28b) feito em uma face lateral interna (24a, 24b) do corpo oco(6a, 6b) que delimita um espaço vazio (26a, 26b) desse último

11. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelofato de que ele compreende as seguintes etapas:- fabricação de uma pré-forma (32) do dito primeiro elementode biela (2a) assim como de uma pré-forma (32) do dito segundo elemento debiela (2b);- realização por torneamento por escoamento dos primeiro esegundo corpos ocos (6a, 6b), respectivamente a partir das duas pré-formas(32); e- união dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) um com ooutro.

12. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita etapa deunião dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) um com o outro é realizadapor soldagem.

13. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a dita etapa deunião dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) um com o outro é realizadapor soldagem por fricção.

14. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fatode que a dita etapa de fabricação das duas pré-formas (32) é realizada demaneira a que cada uma delas apresente, ao nível de uma extremidade dejunção, uma sobre-espessura de matéria (40).

15. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fatode que a dita etapa de fabricação das duas pré-formas (32) é realizada demaneira a que cada uma delas apresente uma superfície interna cilíndrica (48)na qual pode ser inserido um mandril giratório (54) por ocasião da dita etapade realização por torneamento por escoamento dos primeiro e segundo corposocos (6a, 6b).

16. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fatode que a dita etapa de realização por torneamento por escoamento dosprimeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) a partir das pré-formas (32) érealizada de modo que cada um deles disponha de uma superfície externacilíndrica (14 a, 14b).

17. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fatode que a dita etapa de realização por torneamento por escoamento dosprimeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) a partir das pré-formas (32) érealizada de modo que cada um deles disponha de uma superfície externa nãocilíndrica (114 a, 114b).

18. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita etapa derealização por torneamento por escoamento dos primeiro e segundo corposocos (6a, 6b) a partir das pré-formas (32) é realizada de modo que cada umdeles disponha de uma superfície externa sensivelmente troncônica (114a, 114b).

19. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 18, caracterizado pelo fatode que a dita etapa de união dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) umcom o outro é seguida por uma etapa de realização por usinagem das ditasprimeira e segunda ponteiras (8a, 8b), as ditas usinagens sendo feitas em umaporção de ponteira (38) de cada uma das ditas pré-formas (32).

20. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a dita etapa derealização por usinagem das ditas primeira e segunda ponteiras (8a, 8b) érealizada de maneira a que os ditos primeiro e segundo elementos de biela(2a, 2b) apresentem cada um deles uma zona de transição (22a, 22b) de formaexterior troncônica entre o corpo oco (6a, 6b) e a ponteira em questão (8a, 8b).

21. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 20, caracterizado pelo fatode que compreende para cada um dos dois elementos de biela (2a, 2b), antesda etapa de união dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b) um com ooutro, e de preferência antes da etapa de realização por torneamento porescoamento dos primeiro e segundo corpos ocos (6a, 6b), uma etapa derealização por usinagem de um entalhe (52) em uma face lateral interna (50)de uma porção de corpo oco (42) da pré-forma (32), essa face lateral interna(50) delimitando um espaço vazio (46) dessa porção de corpo oco (42).

22. Processo de fabricação de uma biela estrutural oca deacordo com uma qualquer das reivindicações 11 a 21, caracterizado pelo fatode que as ditas etapas de fabricação das duas pré-formas (32) são cada umadelas realizadas a partir de um elemento cheio (30) de forma cilíndrica.

23. Sistema de montagem (60) destinado a ser interposto entreum estribo de fixação de motor de aeronave (62) e um motor (64), o ditosistema de montagem compreendendo uma pluralidade de fixações de motor(68, 70) assim como bielas de compensação dos esforços de impulsão (1, 100)gerados pelo dito motor (64), caracterizado pelo fato de que cada uma dasditas bielas de compensação dos esforços de impulsão (1, 100) é constituídapor uma biela estrutural oca de acordo com uma qualquer das reivindicações 1a 10.