PT106689B

PT106689B - Viga transversal de duplo tubo e respectivo suporte de fixação da coluna de direcção

Info

Publication number: PT106689B
Application number: PT106689A
Authority: PT
Inventors: Eduardo Alberto Manuel Figueira Dos Santos; Tiago José Martinho Soares
Original assignee: Sodecia Ct Tecnológico S A
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2015-04-21
Also published as: PT106689A

Abstract

CONFIGURAÇÃO DE VIGA TRANSVERSAL, EM QUE A ZONA DE FIXAÇÃO DA COLUNA DE DIREÇÃO É CONSTITUÍDA POR DOIS SEGMENTOS TUBULARES (1, 2) E EM QUE CADA UM DELES APRESENTA DUAS DOBRAS (3, 3¿). POR SUA VEZ, O SUPORTE DE FIXAÇÃO DA COLUNA DE DIREÇÃO (4) ENCONTRA-SE UNIDO AOS SEGMENTOS TUBULARES EM QUATRO PARES DE PONTOS DE FIXAÇÃO, POR ANÉIS DE ANCORAGEM (8, 8¿), QUE SE ENCONTRAM LIGADOS À BASE DO SUPORTE DA COLUNA, POR UMA HASTE DE LIGAÇÃO.

Description

VIGA TRANSVERSAL DE DUPLO TUBO E RESPECTIVO SUPORTE DE

FIXAÇÃO DA COLUNA DE DIRECÇÃO

ÂMBITO DO INVENTO presente invento diz respeito a uma configuração de viga transversal para veículos motorizados, em que a zona de fixação da coluna de direcção é constituída por dois segmentos tubulares dobrados e aos quais é fixo o suporte de fixação da coluna de direcção.

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 veículo. 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.

No dimensionemento deste tipo de vigas, um dos requisitos mais exigentes é o teste de tracção ou compressão lateral. Neste teste a viga é fixa numa das extremidades e é traccionada ou comprimida, na direcção transversal do veiculo, pela outra extremidade. Geralmente, para que a viga transversal se encontre validada neste ensaio, após a aplicação da força especificada, a estrutura não pode apresentar deformação plástica, isto é, nenhum dos componentes pode ultrapassar a tensão de cedência do material que lhe está associado.

Das diferentes soluções existentes no mercado, a mais comum baseia-se num ou mais segmentos tubulares metálicos sucessivos, para a construção do corpo principal da viga transversal. Para a resposta ao teste de tracção/compressão, a configuração ideal é aquela em que os segmentos tubulares se encontram todos alinhados, segundo o eixo transversal que une os dois pilares A do veiculo, pois quando solicitada a viga mantém-se num estado uniaxial de fracção, originando valores de tensão inferiores.

No entanto, nem sempre é possível desenvolver uma viga tranversal segundo uma configuração linear, pois diversos componentes do veiculo podem aparecer como obstáculos a essa construção. A forma do tablier, a posição da coluna de direcção ou a orientação dos air-bags, podem levar a que os segmentos tubulares tenham que contornar esses mesmos componentes. A solução mais comum para evitar esses obstáculos é a aplicação de dobras nos diversos segmentos tubulares.

Acontece que quando uma viga transversal apresenta uma configuração com dobras, a sua resposta à tracção/compressão lateral não é a melhor. É exactamente nas zonas das dobras que se verificam as maiores tensões, e a sua magnitude aumenta com o aumento do espaçamento entre os segmentos lineares paralelos, precedente e subsequente da dobra. No caso das tensões serem bastante elevadas, para garantir que não se atinge a plasticidade do tubo é necessário tomar uma de duas medidas, sem que se altere a geometria global do tubo. Uma delas implica a alteração da espessura do tubo, o que aumenta o seu peso e custo, e pode não ser suficiente. A outra consiste na alteração do

material	para	outro	com um valor de	tensão	de	cedência
maior, o	que aumenta	significativamente	o custo	do	segmento
tubular.
	Para	contornar este problema	algumas	soluções de

reforço de dobras foram desenvolvidas, tais como as descritas nas patentes US2003184109 e IT1126958. No entanto, qualquer uma destas soluções implica elementos e/ou operações de processo adicionais.

Uma das localizações em que é comum a introdução de dobras na viga transversal é na zona de fixação da coluna de direcção. Quando a posição da coluna é demasiado alta relativamente ao eixo transversal da viga, uma ou duas dobras podem ser aplicadas no tubo, para contornar a coluna e permitir a montagem do suporte de fixação da mesma.

suporte de fixação da coluna de direcção é um dos elementos mais importantes de uma viga transversal deste tipo, uma vez que ele suporta a coluna de direcção, que é uma das maiores massas suspensas na viga e que está em contacto directo com o utilizador. Sendo o centro geométrico do volante o ponto de aplicação de forças na coluna e estando este descentrado do eixo da viga transversal, a rigidez torsional da viga e a rigidez flexionai do suporte da coluna são factores de extrema importância. Actualmente, a maioria das configurações existentes são baseadas num tubo único ao qual é soldado um ou dois suportes de fixação, pelas suas zonas centrais, tal como nas patentes CN201703419, JP2007196875 ou JP2009012564. No entanto, estas soluções não contribuem do melhor modo para a resposta da viga, pois apesar de o tubo único ser uma boa solução para a rigidez torsional, o suporte da coluna, ao estar fixo apenas na sua zona central, tem um comportamento à flexão menos bom.

Deste modo, o presente invento visa a resolver o problema das dobras na zona do condutor, dando como solução uma configuração em que o suporte de fixação da coluna de direcção serve de reforço às dobras e em que a conjugação dos segmentos tubulares com o suporte de fixação da coluna apresenta uma rigidez à torção e à flexão superior.

Associadas a esta solução aparecem também as seguintes vantagens:

• diminui as operações de soldadura na viga, que originam distorções térmicas na estrutura e representam uma das maiores parcelas no custo de produção da mesma;

• apresenta um grande potencial de diminuição da massa e do custo global da viga;

SUMÁRIO DO INVENTO presente invento consiste numa configuração de viga transversal, em que a zona de fixação da coluna de direcção é constituída por dois segmentos tubulares e em que cada um deles apresenta duas dobras. Por sua vez, o suporte de fixação da coluna de direcção encontra-se unido aos segmentos tubulares em quatro pares de pontos de fixação, em que cada par se encontra localizado em cada uma das dobras e em que um dos pontos do par de fixação se encontra na zona linear imediatamente antes da dobra e outro na zona linear procedente à dobra.

suporte a cada um dos pontos é garantida por ancoragem, que se encontra ligado à base do o

A

fixação	do
um anel	de
suporte	da

coluna, por uma haste de ligação.

A configuração dos anéis de ancoragem pode ser variável, de acordo com o processo de fabrico do suporte de fixação da coluna, podendo tomar uma configuração cilíndrica de corpo único, ou uma configuração repartida em duas metades, em que uma delas é a base do anel de ancoragem, que se encontra rigidamente unida à haste de ligação, e a outra é a tampa do anel, que permite o fecho do anel em torno do segmento tubular.

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 uma vista isométrica de uma viga transversal, em que a zona de fixação da coluna de direcção é constituída por dois segmentos tubulares dobrados e aos quais é fixo o suporte de fixação da coluna de direcção;

- a figura 2 corresponde a uma vista inferior da zona de fixação do suporte da coluna de direcção, na viga tranversal;

- a figura 3 corresponde a uma vista detalhada da fixação dos anéis de ancoragem numa das dobras de um dos segmentos tubulares;

- a figura 4 corresponde a uma vista detalhada de um dos anéis de ancoragem, o qual apresenta uma configuração de corpo único;

- a figura 5 corresponde a uma vista detalhada de um dos anéis de ancoragem, o qual apresenta uma configuração desmontável;

- a figura 6 corresponde a uma vista inferior da zona de fixação do suporte da coluna de direcção, na viga tranversal, o qual se encontra dividido em dois corpos distintos; e

- a figura 7 corresponde a uma vista inferior da zona de fixação do suporte da coluna de direcção, na viga tranversal, o qual se encontra dividido em quatro corpos distintos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

A figura 1 corresponde a uma configuração de viga transversal, em que a zona de fixação da coluna de direcção é constituída por dois segmentos tubulares (1, 2), de secção circular ou não, e em que cada um deles apresenta duas dobras (3, 3') . Por sua vez, o suporte de fixação da coluna de direcção (4) encontra-se unido aos segmentos tubulares em quatro pares de pontos de fixação e cada um desses pares encontra-se localizado em cada uma das dobras. De acordo com a figura 3, o ponto antecedente de cada par de fixação (5) é coincidente com o ponto final do eixo do segmento linear (6) que antecede a dobra, e o ponto subsequente (5' ) é coincidente com o ponto de inicio do eixo do segmento linear (6') posterior à dobra. De acordo com a figura 4, a fixação do suporte a cada um dos pontos é garantida por um anel de ancoragem (8), que se encontra ligado à base do suporte da coluna (10), por uma haste de ligação (11) . A transferência de esforços entre o segmento linear e o suporte da coluna é feita pelo contacto entre ambos e para que se garanta o devido atravancamento do suporte, a face lateral posterior (9) do anel de ancoragem antecedente (8), tem que ser coincidente com o plano perpendicular ao eixo do segmento tubular e que passa pelo ponto antecedente (5). Por sua vez, a face lateral anterior (9') do anel subsequente (8'), tem que ser coincidente com o plano perpendicular ao eixo do segmento tubular e que passa pelo ponto subsequente (5'). Deste modo garantimos, pelo contacto dos anéis a cada uma das dobras, que os movimentos do suporte da coluna de direcção (4), em qualquer uma das direcções, se encontram totalmente bloqueados.

Com a aplicação desta configuração de suporte, asseguramos o reforço local das dobras, sem que se recorra a um elemento adicional, simplesmente pela ligação dos anéis ao suporte da coluna de direcção. Assim, quando se realizar a tracção/compressão lateral da viga, alguns dos esforços serão transmitidos para o suporte da coluna, não penalizando tanto cada um dos segmentos tubulares.

A configuração dos anéis de ancoragem (8) pode ser variável, de acordo com o processo de fabrico do suporte de fixação da coluna de direcção. No caso de o processo de fabrico ser por sobre-injecção do suporte sobre os segmentos tubulares, os anéis apresentam uma configuração cilíndrica de corpo único, tal como na figura

4. Se o processo de fabrico do suporte for por injecção numa operação individual, os anéis são constituídos por duas metades, de acordo com a figura 5, em que uma delas é a base do anel de ancoragem (12), que se encontra rigidamente unida à haste de ligação (11), e a outra é a tampa do anel (13), que permite o fecho do anel em torno do segmento tubular. Esse fecho é realizado numa operação de montagem posterior e pode ser efectuado por dois elementos de união, tais como parafusos ou rebites, que comprimem a tampa contra a base do anel e fixam o suporte da coluna aos segmentos tubulares.

A superfície inferior (14) do suporte de fixação da coluna de direcção (4), tem que respeitar as faces de encosto da coluna de direcção e apresenta vários pontos de fixação (7,7'), em número igual aos pontos de fixação da coluna de direcção. A geometria da base do suporte da coluna (10) pode ser de tal modo variável, respeitando sempre as condições de fixação da própria coluna, que pode levar à divisão do suporte da coluna de direcção (4) em dois, três ou quatro corpos separados, como se pode observar nas figuras 6 e 7.

Sendo a rigidez à flexão do suporte da coluna uma variável muito importante na resposta da viga transversal, ao aplicarmos esta configuração de duplo tubo com o suporte fixo em oito pontos, que se encontram localizados, segundo a direcção longitudinal do veiculo, mais próximos dos pontos de fixação da coluna de direcção, garantimos uma maior rigidez flexionai e torsional do suporte, bem como garantimos a rigidez torsional necessária para a viga.

- 10 O invento deve apenas ser limitado pelo espirito das reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Viga transversal de veículos motorizados, caracterizada por apresentar, na zona de fixação da coluna de direcção, dois segmentos tubulares (1, 2), em que em cada um deles existem duas dobras (3, 3' ) , às quais o suporte de fixação da coluna de direcção (4) se encontra unido, por dois pontos de fixação, sendo o ponto antecedente de cada par de fixação (5) coincidente com o ponto final do eixo do segmento linear (6) que antecede a dobra, e o ponto subsequente (5') coincidente com o ponto de inicio do eixo do segmento linear (6') posterior à dobra, sendo que a fixação do suporte a cada um dos pontos é garantida por um anel de ancoragem (8, 8'), que se encontra ligado à base do suporte da coluna (10), por uma haste de ligação (11).
2. Viga transversal de veículos motorizados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar dois anéis de ancoragem (8, 8') por dobra, em que a face lateral posterior (9) do anel de ancoragem (8) antecedente é coincidente com o plano perpendicular ao eixo do segmento tubular e que passa pelo ponto antecedente (5) , e a face lateral anterior (9') do anel subsequente (8'), é coincidente com o plano perpendicular ao eixo do segmento tubular e que passa pelo ponto subsequente (5').
3. Viga transversal de veículos motorizados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o suporte de fixação da coluna de direcção (4) ser adequado para ser sobre-injectado sobre os segmentos tubulares (1, 2) e por os anéis de ancoragem (8, 8') apresentarem uma configuração de corpo único, em torno do segmento tubular.
4. Viga transversal de veículos motorizados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o suporte de fixação da coluna de direcção (4) ser adequado para ser injectado numa ou mais operações separadas e por os anéis de ancoragem (8, 8') serem constituídos por duas metades, em que uma delas é a base do anel de ancoragem (12), que se encontra rigidamente unida à haste de ligação (11), e a outra é a tampa do anel (13), que permite o fecho do anel em torno do segmento tubular.
5. Viga transversal de veículos motorizados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar uma superfície inferior (14) do suporte de fixação da coluna de direcção (4), que respeita as faces de encosto da coluna de direcção e que apresenta vários pontos de fixação (7,7')z em número igual aos pontos de fixação da coluna de direcção.
6. Viga transversal de veículos motorizados, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a base do suporte da coluna (10) de direcção ter uma geometria variável, em que o seu corpo é adequado para ser dividido

- 3 em vários corpos separados, até que o número de corpos atinja o número de dobras existente nos dois segmentos tubulares (1,2) .