PT106625B

PT106625B - Elemento para união de tubos, aplicado a vigas transversais de veículos motorizados

Info

Publication number: PT106625B
Application number: PT106625A
Authority: PT
Inventors: Jo O Manuel Correia Leite; Eduardo Alberto Manuel Figueira Dos Santos; Tiago José Martinho Soares
Original assignee: Sodecia Ct Tecnológico S A
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-10-31
Also published as: PT106625A

Abstract

ELEMENTO METÁLICO (3) RESPONSÁVEL POR ESTABELECER A UNIÃO DE SEGMENTOS TUBULARES (1, 2), CONCÊNTRICOS OU NÃO, APLICADO À CONSTRUÇÃO DE VIGAS TRANSVERSAIS DE VEÍCULOS MOTORIZADOS, APRESENTAR UMA FACE FRONTAL E OUTRA POSTERIOR, OBTIDAS POR CONFORMAÇÃO A PARTIR DA MESMA BANDA METÁLICA, ATRAVÉS DE UMA DOBRA A 180º LOCALIZADA NA ZONA SUPERIOR. ESSAS DUAS FACES SÃO UNIDAS ENTRE SÍ NUMA ÁREA DE SOBREPOSIÇÃO, LOCALIZADA NA ZONA INFERIOR. POR SUA VEZ, CADA UMA DAS FACES FRONTAL E POSTERIOR APRESENTAM PELO MENOS UM EMBUTIDO, QUE PERMITE A INTRODUÇÃO DOS SEGMENTOS TUBULARES NO SEU INTERIOR E NOS QUAIS É FEITA A UNIÃO DOS MESMOS AO ELEMENTO METÁLICO.

Description

ELEMENTO PARA UNIÃO DE TUBOS, APLICADO A VIGAS TRANSVERSAIS DE VEÍCULOS MOTORIZADOS

ÂMBITO DO INVENTO presente invento diz respeito a um elemento metálico para união de tubos, com vista à criação de uma viga transversal para veículos motorizados.

TÉCNICA ANTERIOR

Uma das vigas transversais normalmente existentes em veículos motorizados encontra-se sob o painel de instrumentos e é montada, em ambas as extremidades, aos pilares A do veiculo. Esta estrutura tem como função suportar o próprio painel de intrumentos, mas também os diversos componentes a ele associados, tais como a coluna de direcção ou os airbags. Deste modo, é essencial que esta travessa apresente a rigidez necessária para responder às solicitações a que normalmente se encontra sujeita.

Entre as diversas soluções existentes no mercado, uma das mais comuns recorre a um elemento tubular continuo, para a construção da estrutura principal da viga. No entanto, devido ao volume disponível no interior do veiculo, e de modo a optimizar a relação entre a rigidez e a massa da estrutura, torna-se necessário recorrer a um conjunto de segmentos tubulares, de dimensões e/ou propriedades distintas, para a construção da viga transversal. Acontece que efectuar a união entre vários segmentos tubulares é uma tarefa que acarreta algumas dificuldades, já que os segmentos podem apresentar diâmetros, espessuras e concentricidades diferentes. Com a variação destas propriedades podemos obter três tipos de configurações:

1. Configuração de acordo com o esquema representado na figura 1, em que a soma do menor diâmetro (D_m) com o espaçamento entre eixos (S) é inferior ao maior diâmetro (D_M) . Esta configuração permite a introdução de um dos tubos no interior do outro, mesmo que estes tenham concentricidades distintas, possibilitando a união pela conformação de um dos tubos para o diâmetro do outro. Este tipo de soluções podem ser encontradas nas seguintes documentos FR2861682, WQ2011048312 ou JP2003205311.

Apesar deste tipo de solução ser bastante interessante, pois não necessita de uma peça adicional para estabelecer a união, apresenta algumas limitações. Quando se estabelece a união por conformação de um tubo, a relação entre os diâmetros é limitada, já que a razão entre o diâmetro superior e o inferior não pode ser superior ao limite de estiramento do material.

Para além disso, quando se conforma o tubo de menor diâmetro para o de maior, origina-se uma redução de espessura, e quando se aplica o contrário, verificase a acumulação de material na zona de menor diâmetro, podendo levar à criação de rugas.

2. Configuração de acordo com o esquema da figura 2, em que o espaçamento entre eixos (S) é superior à soma dos raios dos tubos. Nesta configuração nenhum dos segmentos se intersecta ou pode ser introduzido no interior do outro, devido ao espaçamento elevado entre eles. Neste caso é necessário recorrer a um elemento de união que permita a conexão entre tubos, tal como apresentado na patente US2010052366. Esta solução recorre a duas peças estampadas e soldadas para construir o elemento de união, o que implica um stack de tolerâncias maior e em que a acumulação de soldadura numa única localização pode ser prejudicial.

3. Configuração de acordo com o esquema representado na figura 3, em que o espaçamento entre eixos (S) é superior à soma dos raios dos tubos e inferior à diferença dos diâmetros. Neste caso os diâmetros dos tubos intersectam-se, implicando a conformação de um dos tubos ou o recurso a um outro elemento, para a união dos dois. Uma solução para este tipo de configuração pode ser vista no documento de patente EP1816055.

Apesar de este tipo de união não requerer um elemento de união, necessita de uma operação adicional de corte ou conformação, a qual limita o espaçamento entre tubos. Quando se aplica este tipo de união a distância entre centros tem que ser, pelo menos, superior ao maior raio, caso contrário será de difícil conformação ou o corte do tubo poderá comprometer a rigidez da estrutura, conforme representado na figura 3.

presente invento tem como ob j ectivo proporcionar uma solução, baseada num elemento metálico, que seja capaz de estabelecer a união entre tubos, independentemente da configuração que estes apresentem.

Associadas a esta solução aparecem também as seguintes vantagens:

é constituída por uma peça única;

garante a rigidez flexionai e torsional requerida;

• permite a obtenção de tolerâncias de posicionamento entre os tubos bastante apertadas;

• é produzida por estampagem a frio, preferencialmente em pocesso contínuo (ferramenta progressiva);

• permite a união dos tubos com adição de material (exemplo soldadura MIG/MAG) ou sem adição de material (exemplo soldadura laser); e • para além dos tubos, permite a união de outros elementos da estrutura.

SUMÁRIO DO INVENTO

O presente invento consiste num elemento metálico para estabelecer a união de segmentos tubulares, concêntricos ou não, aplicado à construção de vigas transversais de veículos motorizados.

Este elemento de união é produzido a partir de uma banda metálica por estampagem a frio e apresenta, na zona superior, uma dobra a 180°, e na inferior, uma zona de sobreposição. Nesta zona de sobreposição as extremidades da banda metálica são unidas, preferenciamente por um método união mecânico, como a cravação ou a rebitagem, mas podem também ser aplicados outros métodos, como a soldadura ou a aplicação de adesivos.

Nas faces, frontal e posterior do elemento são aplicados vários embutidos, com formato e em número igual aos tubos que se pretende unir e que permitem introdução dos segmentos tubulares no seu interior. É nesses embutidos que é feita a união dos tubos ao elemento metálico, recorrendo a soldadura, com ou sem adição de material.

Pode ainda ser acrescentado ao elemento de união metálico uma ou mais abas laterais dobradas, que permitem aumentar a sua rigidez, caso seja necessário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A descrição que se apresenta a seguir é feita com referência aos desenhos anexos que são apresentados apenas a titulo de referência, sem qualquer carácter limitativo, e em que:

- a figura 1 corresponde a um esquema representativo de uma configuração de dois segmentos tubulares, em que é possível a introdução de um no interior do outro;

- a figura 2 corresponde a um esquema representativo de uma configuração de dois segmentos tubulares, em que nenhum dos segmentos se intersecta ou pode ser introduzido no interior do outro;

- a figura 3 corresponde a um esquema representativo

de	uma configuração de dois	segmentos	tubulares,	em
que	os diâmetros de ambos	os	tubos se i	ntersectam;
- a	figura 4 corresponde	a	uma vista	isométrica	de
uma	viga transversal, em	que a união	de dois tubos

concêntricos é feita através de um elemento metálico;

- a figura 5 corresponde a duas vistas detalhadas de um elemento de união, para dois tubos concêntricos de

uma	viga transversal;
- a	figura 6	corresponde a	duas	vistas	detalhadas de
um	elemento	de união,	para	dois	tubos	não-
concêntricos	e em que	os	seus	diâmetros	se
intersectam,	aplicado a uma	viga	transversal; e
- a	figura 7	corresponde a	duas	vistas	detalhadas de
um	elemento	de união,	para	dois	tubos	não-

concêntricos e que não se intersectam, aplicado a uma viga transversal.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO figura corresponde um esquema representativo da união de dois tubos concêntricos (1, 2), com diâmetros distintos, através de um elemento metálico uma de modo a originar uma viga transversal.

Este banda elemento metálica, preferencialmente em de união é produzido a partir de por estampagem pocesso continuo frio (ferramenta progressiva). Após conformação da banda, ele apresenta na zona superior uma dobra a 180° (5) e na zona inferior, uma área de sobreposição (6) . Nesta zona de sobreposição as extremidades da banda metálica são unidas, preferenciamente por um método união mecânico, como a cravação ou a rebitagem, devido ao facto de este tipo de método não aplicar aporte térmico à peça, permitindo a obtenção de tolerâncias mais apertadas. Para além disso a operação de cravação pode ser realizada na própria operação de estampagem. Em alternativa, podem também ser aplicados outros métodos união, como a soldadura ou a aplicação de adesivos.

Na zona de sobreposição pode ainda ser acescentado um outro componente, normalmente encontrado em vigas transversais para painéis de instrumentos, denominado de center-leg (4). Este componente tem como função fazer a ligação da viga transversal ao tunel localizado no chão do veiculo. A sua união pode ser feita em qualquer um dos lados da zona de sobreposição (6) ou pode ser feita introduzindo o center-leg (4) entre as duas abas da banda, na zona de sobreposição. 0 método de união pode ser qualquer um dos descritos para a zona de sobreposição.

Em cada uma das faces frontal ou posterior do elemento metálico (3) , podem ser aplicados um ou mais embutidos (7, 7'), para a introdução dos segmentos tubulares (1,2). 0 número de embutidos equivale ao número

de tubos	a unir e o seu formato é	igual	ao do segmento
metálico	que	este vai alojar. A	união	dos segmentos
metálicos	aos	respectivos embutidos	pode	ser feita por
soldadura,	com	ou sem material de	adição,	dependendo da

configuração do próprio embutido.

elemento de união (3) , pode ainda contemplar uma ou mais abas de reforço (8, 8'), colocadas nas laterais do elemento, se necessário. Estas abas tem como objectivo melhorar o desempenho do componente quando a viga transversal é sujeita, principalmente, a esforços de tracção e/ou flexão, aumentando consideravelmente a sua rigidez. As abas são dobradas a partir da banda metálica original e soldadas na sua extremidade a uma das faces frontal ou posterior do elemento.

Na figura 3 pode-se ver uma configuração em que os segmentos tubulares (9, 10) não são concênctricos e em que os seus diâmetros se intersectam. Deste modo, elemento apresenta numa das faces extrudido (13) orientado na direcção do exterior, para que não haja interferência com o outro embutido (12) , que se encontra orientado para o interior.

A figura 4 representa uma solução de elemento de união (16), para estabelecer a união de segmentos tubulares não-concêntricos e em que não se intersectam (14, 15) . Nesta configuração os embutidos (17, 18) são conformados na direcção do interior do elemento, já que não se verifica qualquer tipo de intersecção.

Como será evidente a um perito da arte, é possível, várias alterações de pormenor, as quais, contudo devem ser incluídas no âmbito do presente invento.

invento deve apenas ser limitado pelo espírito das reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elemento metálico (3) para estabelecer a união de segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15), concêntricos ou não, aplicado à construção de vigas transversais de veículos motorizados, caracterizado por apresentar uma face frontal e outra posterior, obtidas por conformação a partir da mesma banda metálica, através de uma dobra a 180° localizada na zona superior (5), sendo essas duas faces unidas entre si numa área de sobreposição (8), localizada na zona inferior, por sua vez, cada uma das faces frontal e posterior apresentam pelo menos um embutido (12, 13, 17 e 18), que permite a introdução dos segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15) no seu interior e nos quais é feita a união dos mesmos ao elemento metálico (3).
2. Elemento metálico (
3) para estabelecer a união de segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15), de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por os embutidos (12, 13, 17 e 18), em cada uma das faces frontal e

posterior , serem em número igual ao número de segmentos tubulares que se pretende unir. 3. Elemento metálico (3) para estabelecer a união de segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15), de

acordo com a reivindicação 1, caraterizado por cada um dos embutidos (12, 13, 17 e 18), em cada uma das faces frontal e posterior, apresentarem o formato da secção exterior do segmento tubular que irão alojar.
4. Elemento metálico (3) para estabelecer a união de segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15), de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por os embutidos

(12, 13, 17 e 18), em cada uma das faces frontal e posterior , serem conformados na direcção do exterior ou do interior do elemento. 5. Elemento metálico (3) ) para estabelecer a união de segmentos tubulares (1, 2, 9, 10, 14 e 15), de

acordo com a reivindicação 1, caraterizado por possuir uma ou mais abas de reforço laterais (8, 8'), que apresentam um comprimento que permite que a sua extremidade entre em contacto com a face oposta à sua face de origem, possibilitando a sua união.