BRPI0807505A2

BRPI0807505A2 - Arranjo de barra de direção

Info

Publication number: BRPI0807505A2
Application number: BRPI0807505-0A
Authority: BR
Inventors: Sebastiaan Oremus
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2014-05-27
Also published as: EP2134587A4; WO2008111901A3; SE530937C2; EP2134587A2; WO2008111901A2; SE0700636L; EP2134587B1

Description

“ARRANJO DE BARRA DE DIREÇÃO” Campo Técnico

A invenção refere-se a um dispositivo de barra de direção para um veículo.

Fundamento

Diversos veículos pesados são providos com eixos dianteiros duplos com rodas ori- entáveis em ambos os eixos.

Um problema de veículos com eixos dianteiros duplos é que estes eixos e, conse- quentemente, as rodas orientáveis sobre eles, são posicionados de tal maneira que eles ficam paralelos quando o veículo deixa a fábrica de veículo e está sem carga, mas quando o veículo é carregado, as rodas orientáveis localizadas nos seus eixos dianteiros se movem uma em relação à outra, fazendo com que elas não ficam mais paralelas. Isto ocorre porque os eixos do veículo se deslocam ao longo de uma curva que depende da configuração da suspensão do veículo, e porque a barra de direção de cada eixo fica ligada ao movimento seguinte do eixo. Em relação a veículos com somente um eixo dianteiro, o resultado é que o volante de direção se posiciona por si só um pouco obliquamente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta, enquanto que em relação a veículos com dois eixos diantei- ros orientáveis, o resultado é que as rodas orientáveis localizadas nos eixos dianteiros e traseiros dianteiros são posicionadas obliquamente uma em relação ao outra, uma vez que as barras de direção para estes eixos são conectadas uma na outra. Isto faz com que as rodas localizadas nos dois eixos dianteiros não apontem para frente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta, e, consequentemente, e leva a um desgaste desnecessá- rio dos pneus do veículo.

Um maneira de resolver o problema de rodas orientáveis localizadas em dois eixos frontais não apontarem para frente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta é prover direção hidráulica do segundo eixo frontal e, assim, desacoplando os dois eixos frontais um do outro, mas isto é dispendioso e complicado.

Breve descrição da invenção

O problema de desgaste de pneu em decorrência de as rodas orientáveis em veícu- los com dois eixos frontais não apontarem para frente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta é resolvido, de acordo com a invenção, mediante um dispositivo de barra de direção de acordo com a invenção 1.

Um dispositivo de barra de direção com as características de acordo com a reivindi- cação 1, que compreende pelo menos um elemento adaptado para absorver forças de tra- ção e compressivas, e também para ser capaz de mudar seu comprimento de tal maneira a eliminar posicionamento oblíquo das rodas orientáveis devido a erro de deflexão de mola de eixos dianteiros, e que oferece a vantagem de fazer que as rodas orientáveis em um veículo de dois eixos dianteiros apontem para frente quando o veiculo está se deslocando em uma linha reta, reduzindo, desta maneira, desgaste de pneu. Breve descrição dos desenhos

A invenção é explicada em mais detalhadamente abaixo em referência aos dese- nhos anexos, em que:

A fig. 1 ilustra esquematicamente um veículo com um eixo dianteiro orientável sim- ples de acordo com o estado da arte.

A fig. 2 ilustra esquematicamente uma curva de erro de deflexão de mola como uma função da deflexão de mola do veículo.

A fig. 3 ilustra esquematicamente um veículo com rodas orientáveis localizadas em dois eixos dianteiros de acordo com uma primeira forma de realização da invenção.

A fig. 4 ilustra esquematicamente um veículo com rodas orientáveis localizadas em dois eixos dianteiros em uma curva.

A fig. 5 ilustra esquematicamente uma vista superior de um eixo orientável de acor- do com uma primeira forma de realização da invenção.

A fig. 6 ilustra esquematicamente uma barra de direção de acordo com o estado da

arte.

A fig. 7 ilustra esquematicamente uma barra de direção de acordo com uma primei- ra forma de realização da invenção, e

A fig. 8 ilustra uma comparação de uma barra de direção de acordo com a arte an- terior e uma barra de direção de acordo com uma primeira forma de realização da invenção.

Descrição de formas de realização preferidas

Aos termos similares descritos nos vários desenhos foram dados os mesmos núme- ros de referência.

A fig. 1 ilustra esquematicamente um veículo 2 com um eixo dianteiro orientável simples 12 de acordo com a invenção do estado da arte. O veículo 2 compreende uma es- trutura de veículo 16, um mecanismo de direção 6, um braço de direção 8 conectado girato- riamente no mecanismo de direção 6, e uma barra de direção 14 articulada no braço de di- reção 8 e no braço de barra de direção 10 localizado no eixo dianteiro 12 do veículo. O me- canismo de direção fica de tal modo disposto que quando o volante de direção 22 é girado, por exemplo, para a esquerda, o braço de direção 8 se move para frente, e quando o volan- te de direção 22 é girado para o outro lado, o braço de direção 8 se move para trás. O braço de direção 8, o braço de barra de direção 10 e a barra de direção 14 ficam rígidos. O eixo dianteiro 12 do veículo 2 fica suspenso na estrutura 16 do veículo 2 por meio de um pacote de mola 18, que pode ser, por exemplo, um pacote de mola de lâmina convencional de con- figuração trapezoidal ou parabólica. O diagrama também mostra uma primeira curva es- quemática A ao longo da qual o ponto de fixação 20 da barra de direção 14 no braço de bar- ra de direção 10 esforça-se para deslocar-se quando o veículo oscila para cima e para bai- xo, e uma segunda curva esquemática B ao longo da qual o ponto de fixação 20 da barra de direção 14 no braço de barra de direção 10 precisa se mover se o ângulo de direção não puder ser mudado. Durante oscilação, o movimento do eixo dianteiro 12 carregará a barra de direção 14 com ele, pois o mecanismo de direção 8 não pode resistir à força que o eixo 5 dianteiro 12 enxerta contra a barra de direção 14 por meio do ponto de fixação 20 da barra de direção 14 no braço de barra de direção 10. Isto leva ao posicionamento obliquo do vo- lante de direção 22 do veículo 2. A distância C em mm entre a curva Aea curva B é defini- da como o erro de deflexão de mola. Um erro de deflexão de mola C de um veículo 2 com somente um eixo dianteiro 12 leva ao posicionamento obliquo do volante de direção 22 do 10 veículo 2, mas as rodas dianteiras orientáveis 24, 26 localizadas no eixo dianteiro 12 do veí- culo 2 continuam a apontar para frente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta.

A fig. 2 ilustra esquematicamente uma curva do erro de deflexão de mola C como uma função da deflexão de mola D, a última definida como a mudança na distância entre a 15 estrutura 16 do veículo 2 e o eixo orientável 12 quando o veículo oscila para cima e para baixo. No diagrama, a deflexão de mola está ajustada em zero quando o veículo está total- mente carregado, pois normalmente é desejado que haja um desgaste mínimo de pneu quando o veículo está totalmente carregado. Se o erro de deflexão de mola do eixo segue a curva, o erro de deflexão de mola é y mm a uma deflexão de mola de +/- x mm.

- 20 A fig. 3 ilustra esquematicamente um veículo 2 com rodas orientáveis 24, 26, 29, 31

localizadas em dois eixos dianteiros 12, 30 de acordo com uma primeira forma de realização da invenção, e o veículo 2 compreende uma estrutura de veículo 16, um mecanismo de di- reção 6 e um braço de direção 8 conectado giratoriamente no mecanismo de direção 16. O mecanismo de direção fica de tal modo disposto que quando o volante de direção é girado, 25 por exemplo, para a direita, o braço de direção 8 se move para frente, e quando o volante de direção 22 é girado para o outro lado, o braço de direção 8 se move para trás. O veículo 2 compreende adicionalmente um primeiro dispositivo de barra de direção 15 que é articulado no braço de direção 8 e no braço de barra de direção 10 localizado no primeiro eixo diantei- ro 12 do veiculo e que compreende uma barra de direção 14. O veículo 2 compreende ain- 30 da um segundo dispositivo de barra de direção 33 que é articulado no braço de direção 8 e no braço de barra de direção 28 localizados no segundo eixo dianteiro 30 e que compreende um segunda barra de direção 32 conectada no braço de direção 8 por meio de um meca- nismo de barra de direção 34, 36, 38, 40 adaptado para girar em relação à estrutura do veí- culo 16 em dois pontos de articulação 42, 44. O braço de direção 8, o primeiro braço de bar- 35 ra de direção 10, a primeira barra de direção 14 e o segundo braço de barra de direção 28 são rígidos. Ao contrário, algum elemento 32, 34, 38 que absorve forças de tração e com- pressivas no segundo dispositivo de barra de direção 33 que compreende o mecanismo de barra de direção 34, 36, 38, 40 e o segunda barra de direção 32, preferencialmente o se- gunda barra de direção 32, é adaptado, de acordo com a invenção, para ser capaz de mu- dar seu comprimento, como descrito em mais detalhes abaixo, para, desta maneira, ser ca- paz de compensar a diferença em erro de deflexão de mola que ocorre frequentemente en- tre os dois eixos dianteiros 12, 30, de modo que o posicionamento oblíquo das rodas orien- táveis 24,2 6, 29, 31 localizadas nos dois eixos dianteiros 12, 30 possa ser evitado.

O primeiro eixo dianteiro 12 do veículo 2 é suspenso na estrutura 16 do veículo 2 por meio de um pacote de mola 18 que pode ser, por exemplo, um pacote de mola de lâmi- na convencional de configuração trapezoidal ou parabólica. O segundo eixo dianteiro 30 do veículo 2 fica suspenso na estrutura 16 do veículo 2 por meio de um pacote de mola 46 que pode ser, por exemplo, um pacote de mola de lâmina convencional de configuração trape- zoidal ou parabólica.

Um erro de deflexão de mola de um veículo 2 com rodas orientáveis 24, 26, 29, 31 localizadas nos dois eixos dianteiros 12, 30, em que os braços de barra de direção 10, 28 para o primeiro e segundo eixos dianteiros 12, 30 são conectados rigidamente um ao outro, leva ao posicionamento oblíquo do volante de direção 22 do veículo 2. Uma vez que o erro de deflexão de mola dos dois eixos dianteiros 12, 30 é normalmente um pouco diferente devido a diferentes geometrias dos primeiro e segundos dispositivos de barra de direção 15, 33, o resultado é que quando os eixos dianteiros são conectados mecanicamente e rigida- mente um no outro, estes eixos, ou pelo menos um deles, serão posicionados um pouco obliquamente. Isto faz com que as rodas orientáveis localizadas nos dois eixos dianteiros não sejam posicionadas paralelas uma em relação a outra, e, consequentemente, provo- quem desgaste aumentado de seus pneus.

A fig. 4 ilustra esquematicamente um veículo com rodas orientáveis 24, 26, 29, 31 localizadas em dois eixos dianteiros 12, 30 em uma curva, em que pode ser visto que cada roda orientável 24, 26, 29, 31 é adaptada para articular-se um pouco diferentemente sobre um ponto de rotação G do veículo 2 para se deslocar sem deslizar para as laterais, minimi- zando, desta maneira, o desgaste dos pneus destas rodas 24, 26, 29, 31. As rodas motrizes do veículo 50, 52, 54, 56 nos eixos de transmissão 58, 60 do veículo 2 deslizarão um pouco para as laterais quando em uma curva.

A fig. 5 ilustra esquematicamente uma vista superior de um eixo orientável 12; 30 de acordo com uma primeira forma de realização da invenção, em que pode ser visto que uma barra de direção 14, 32 está conectada a um braço de barra de direção 10, 28 em um ponto de fixação 20; 48 para o guiamento das rodas orientáveis 9,11,29, 31 localizadas no eixo dianteiro orientável 12; 30 por meio de uma barra Panhard 62, 64.

A fig. 6 ilustra esquematicamente uma barra de direção de acordo com o estado da arte, ou seja, uma barra de direção 14 do tipo que é disposto no dispositivo de barra de dire- ção no primeiro eixo orientável do veículo. Como pode ser visto, esta barra de direção 14 é rígida, preferencialmente uma haste metálica rígida. Este barra de direção 14 pode assumir possivelmente a forma de dois elementos 66, 68 conectados um no outro por uma conexão rosqueada 70, de modo que o comprimento da barra de direção 14 pode ser ajustado em 5 uma oficina para garantir que o volante de direção esteja reto quando o veículo estiver se deslocando em uma linha reta em um estado de carga desejado do veículo, por exemplo, sem carga ou totalmente carregado.

A fig. 7 ilustra esquematicamente uma barra de direção 32 de acordo com uma pri- meira forma de realização da invenção do tipo disposto no segundo dispositivo de barra de direção, que compreende o mecanismo de barra de direção e a segunda barra de direção 32. Como mencionado acima, de acordo com a primeira forma de realização, é a segunda barra de direção 32 que é adaptada para ser capaz de mudar seu comprimento, como des- crito em mais detalhadamente abaixo, para, desta maneira, ser capaz de se adaptar ao erro de deflexão de mola que ocorre no primeiro eixo dianteiro 12. Entretanto, em vez disso, é possível fazer que qualquer elemento desejado ou elementos absorva forças de tração ou compressivas do segundo dispositivo de barra de direção desta maneira. Como ilustrado no diagrama, a barra de direção 32 é adaptada para ser capaz de mudar seu comprimento, preferencialmente por até cerca de 5-10 mm, mediante compressão de dois elementos in- dependentes 72, 74 que são móveis um em relação ao outro. A barra de direção 32 assume preferencialmente a forma de um amortecedor com um pistão 76 que se move dentro do cilindro 78 de uma maneira conhecida. A câmara 80 do cilindro é preenchida preferencial- mente com um líquido 82, por exemplo, óleo, mas pode ser usada borracha ou uma mola, por exemplo, uma mola de disco, para se atingir um movimento amortecido e suave na bar- ra, e também é preferível que pelo menos um canal de fluxo 84 seja disposto no pistão 76, de modo que o líquido possa escoar intermitentemente entre as câmaras 86, 88 dispostas na câmara de cilindro 80 em seus lados respectivos do pistão 76. Além disto, as unidades de amortecimento 90, 92 são dispostas preferencialmente nas posições extremas 94, 96 do cilindro para amortecer o movimento do pistão 76 quando ele alcança aquelas posições. Também é preferível prover uma limitação de posição extrema ajustável por uma posição extrema 96 que se encontra rosqueada em um elemento 74 da barra de direção 32. Na me- dida que a barra de direção 32 possui um “comprimento do curso” de, por exemplo, 5-10 mm, a barra de direção 32 pode absorver a mudança estática no comprimento, que ocorre quando o veiculo oscila para baixo e para cima a diferentes distâncias dependendo da carga colocada no veículo. O dispositivo acima constrói um “jogo” no dispositivo de barra de dire- ção 33 entre o primeiro e segundo eixos dianteiros que torna possível que as rodas orientá- veis localizadas no segundo eixo dianteiro apontem para frente quando o veículo está sendo guiado em uma linha reta sem ser afetado pela posição do primeiro eixo dianteiro. O fato de que o jogo é bem amortecido significa que o condutor não percebe isto durante a direção. O resultado é que o efeito de diferenças em erro de deflexão de mola entre o primeiro e se- gundo eixos dianteiros é eliminado, e o primeiro eixo dianteiro se comporta como aquele do veículo mencionado anteriormente, com somente um eixo dianteiro diretamente conectado ao mecanismo de direção, ou seja, a conseqüência de diferentes posições de suspensão devido à carga é que o volante de direção se posiciona por si só um pouco mais ou menos obliquamente quando o veículo está se deslocando em uma linha reta, dependendo da magnitude do erro de deflexão de mola. Se a invenção também for aplicada no primeiro eixo dianteiro, a sensação de direção será ruim por causa do “jogo”, o que significa que isto é possível, mas não vantajoso. Um giro significativo do volante de direção faz com que o pis- tão alcance a posição extrema respectiva 94, 96, dependendo da forma como o volante de direção é girado, após o que a barra de direção 32 se comporta como uma barra de direção de acordo com o estado da arte, até que a deflexão do volante de direção seja reduzida su- ficientemente para que o pistão 76 não se encontre mais contra uma das posições extremas 94,96.

As rodas orientáveis 29, 31 localizadas no segundo eixo dianteiro 30 são providas preferencialmente com ângulos de avanço positivos, de forma que quando o veículo está se deslocando em uma linha reta, elas sigam o trajeto das rodas 9,11 localizadas no primeiro eixo orientável. O resultado é que o jogo provido no segundo dispositivo de barra de direção 20 33 não será um problema quando o veículo está sendo guiado em uma linha reta, pois as rodas orientáveis localizadas no segundo eixo dianteiro assumirão automaticamente uma posição voltada para frente.

Como indicado acima, algum elemento, preferencialmente a segunda barra de dire- ção 32, do segundo dispositivo de barra de direção 33 que compreende o mecanismo de 25 barra de direção 34, 36, 38, 40 e a segunda barra de direção 32, é adaptado, de acordo com a invenção, para ser capaz de mudar seu comprimento, como descrito em mais detalhada- mente acima, para possibilitar que o segunda barra de direção 32 se adapte ao erro de de- flexão de mola que ocorre no primeiro eixo dianteiro 12.

A figura 8 ilustra uma comparação de uma barra de direção 14 de acordo com a ar- te anterior e uma barra de direção 32 de acordo com uma forma de realização da invenção. Uma primeira curva esquemática E ilustra como o ponto de fixação 20 da barra de direção

14 existente em um braço de barra de direção de acordo com a arte anterior esforça-se para mover-se quando o veículo 2 oscila para cima e para baixo. Uma segunda curva esquemáti- ca F ilustra como o ponto de fixação 48 da barra de direção 32 existente em um braço de 35 barra de direção de acordo com uma primeira forma de realização da invenção se esforça para mover-se quando o veículo 2 oscila para cima e para baixo. Na medida que a barra de direção 32 de acordo com a invenção pode mudar seu comprimento e, consequentemente, seguir o trajeto ao longo do qual o eixo dianteiro 30 se move quando está oscilando para cima e para baixo, o resultado será que não haverá erro de deflexão de mola neste caso.

A invenção é descrita acima em relação a um veículo com um ou dois eixos diantei- ros com rodas orientáveis. Também é possível usar a invenção para veículos com três ou mais eixos dianteiros com rodas orientáveis. Independente do número de eixos com rodas orientáveis, pelo menos um destes eixos, preferencialmente o segundo, ou seja, o segundo principal, é equipado com um dispositivo de barra de direção de acordo com a invenção.

A invenção refere-se assim a um dispositivo de barra de direção para um veículo, cujo dispositivo de barra de direção 33 é adaptado para guiar um eixo dianteiro 30 com ro- 10 das orientáveis 20, 31, compreende pelo menos uma barra de direção 32 ou um mecanismo de barra de direção 34, 36, 38, 40 e compreende pelo menos um elemento 32, 34, 38 adap- tados para absorver forças de tração e compressivas, e adaptado adicionalmente para ser capaz de mudar seu comprimento para, desta maneira, eliminar erro de deflexão de mola do eixo dianteiro 30.

Claims

1. Um dispositivo de barra de direção para um veículo, onde o veículo (2) compre- ende um mecanismo de direção (6), um braço de direção (8) conectado articuladamente no mecanismo de direção (6), pelo menos dois eixos dianteiros (12, 30) com rodas orientáveis (24, 26, 29, 31), um primeiro dispositivo de barra de direção (15) que é articulado no braço de direção (8) e no braço de barra de direção (10) localizado no primeiro eixo dianteiro (12) e um segundo dispositivo de barra de direção (33) que é articulado no braço de direção (8) e no braço de barra de direção (28) localizado no segundo eixo dianteiro (30) CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo dispositivo de barra de direção (33) com- preende pelo menos uma barra de direção (32) ou um elemento (34, 38) de um mecanismo de barra de direção (34, 36, 38, 40), cuja barra de direção (32) ou o elemento (34, 38) são adaptados para absorverem forças de tração e compressivas e adaptados adicionalmente para serem capazes de mudar seu comprimento pelo fato de que dita barra de direção (32) ou elemento (34, 38) de um mecanismo de barra de direção (34, 36, 38, 40) compreende dois elementos independentes (72, 74) deslocáveis um em relação ao outro, e assume a forma de um amortecedor com um pistão (76) que se move dentro de um cilindro (78) de modo que pode ser evitado um posicionamento oblíquo das rodas orientáveis (24, 26, 29, 30) como resultado de diferença em erro de deflexão de mola nos eixos dianteiros (12, 30).

2. Um dispositivo de barra de direção de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo dispositivo de barra de direção (33) é adap- tado para guiar o segundo eixo dianteiro principal (30).

3. Um dispositivo de barra de direção de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as rodas orientáveis (29, 31) localizadas no segundo eixo dianteiro (30) são providas com ângulos de avanço positivos.

4. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o cilindro (78) possui uma câmara (80) preenchida com um líquido (82).

5. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1-4, CARACTERIZADO pelo fato de que o cilindro (78) possui pelo menos um canal de fluxo (84) disposto no pistão (76) de modo que o líquido possa escoar intermitentemente entre as câmaras (86, 88) cada uma disposta em seu respectivo lado do pistão (76).

6. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as unidades de amortecimento (90, 92) são dispostas em posições extremas (94, 96) do cilindro para amortecer o movimento do pistão (76) quando o pistão (76) alcança aquelas posições (94, 96).

7. Um dispositivo de barra de direção de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que uma limitação de posição extrema ajustável é provida mediante uma posição extrema (96) enroscada contra um elemento independente (74) da barra de direção (32) ou dito elemento (34, 38) de um mecanismo de barra de direção (34, 36, 38, 40).

8. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a barra de direção (32) ou o elemento (34, 38) do mecanismo de barra de direção (34, 36, 38, 40) são adaptados para serem ca- pazes de mudar seu comprimento em cerca de 5-10 mm.

9. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o mecanismo de barra de direção (34, 36, 38, 40) é adaptado para articular-se em relação à estrutura (16) do veículo (2) em dois pontos de articulação (42, 44).

10. Um dispositivo de barra de direção de acordo com qualquer uma das reivindica- ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o braço de direção (8), o primeiro bra- ço de barra de direção (10), uma barra de direção (14) do primeiro dispositivo de barra de direção (15) e o segundo braço de barra de direção (28) são rígidos.