ES2222121T3 - Eje trasero de bielas acopladas. - Google Patents

Eje trasero de bielas acopladas.

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ES2222121T3 ES00104251T ES00104251T ES2222121T3 ES 2222121 T3 ES2222121 T3 ES 2222121T3 ES 00104251 T ES00104251 T ES 00104251T ES 00104251 T ES00104251 T ES 00104251T ES 2222121 T3 ES2222121 T3 ES 2222121T3
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Peter Dipl.-Ing. Harbig
Michael Schmitt
Klaus Runte
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Abstract

Eje trasero de bielas acopladas con dos bielas longitudinales (1) y un puntal transversal (2) dispuesto entre las bielas longitudinales (1), fabricado mediante conformación sin virutas, de pared doble y con sección transversal fundamentalmente en forma de U o V, configurado como perfil de torsión con una o varias cámaras huecas (5, 6) dispuestas en la sección transversal del puntal transversal (2) y que se extienden longitudinalmente, que se ha fabricado con una chapa plana o fundamentalmente plana, en donde las aristas longitudinales de la chapa situadas tras la conformación unas junto a otras o sustancialmente unas junto a otras están unidas mediante una costura de soldadura (4) que discurre en la dirección longitudinal o sustancialmente en la dirección longitudinal del puntal transversal (2), caracterizado porque el puntal transversal (2) posee en toda su longitud una sección transversal uniforme y ha sido conformado mediante laminado, la cámara hueca o las cámaras huecas (5, 6) está o están dispuesta(s) en los extremos libres del brazo (7) y/o en la región entre los travesaños curvados (8, 9) de la sección transversal del puntal transversal (2) y, en la región de los brazos (7), las dos paredes de chapa están situadas una junto a otra al menos en una determinada longitud o están dispuestas a una distancia mutua uniforme.

Description

Eje trasero de bielas acopladas.
La invención se refiere a un eje trasero de bielas acopladas conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Del documento EP 0 752 332 A1 y del documento DE 196 53 959 C1 se conocen ejes traseros de bielas acopladas, que presentan una viga testera en forma de U, tubular, circular por los extremos, pero de pared doble en la región longitudinal central mediante conformación sin virutas. Los segmentos entre los extremos circulares y las regiones longitudinales centrales en forma de U se transforman con ello, de forma continua, de sección transversal circular a en forma de U. La viga testera se fabrica con un tubo originalmente en conjunto circular, mediante conformación sin virutas, en varios pasos aislados. Tanto el tubo como producto de partida como su conformación con relación a la viga testera son relativamente complicados, ya que la sección transversal se modifica mucho en la dirección longitudinal de la viga testera.
En el documento EP 0 229 576 A1 puede verse un eje trasero de bielas acopladas, en donde las bielas longitudinales y la viga testera se fabrican en conjunto a partir de un tubo, igualmente mediante conformación sin virutas. También aquí se necesitan muchos procesos de conformación complicados, ya que además es necesario moldear las bielas longitudinales.
En el documento EP 0 552 537 A1 se ha representado un eje trasero de bielas acopladas según el principio de doble barra, en donde la viga testera se compone de una chapa en forma de V con cámaras huecas dispuestas en los extremos libres. Para formar las cámaras huecas los extremos libres están curvados hacia fuera mediante conformación por rodillos y están soldados a los brazos. Para esto es por tanto necesario confeccionar al menos dos costuras de soldadura, en donde también existe la dificultad de configurar las dos cámaras huecas exactamente igual de grandes.
El documento US 5,507,518 A muestra un eje trasero de bielas acopladas. Este eje trasero de bielas acopladas se fabrica mediante forjado en seis pasos de conformación. Mediante estos muchos pasos de conformación consecutivos no es posible, lo que supone un inconveniente, aplicar materiales de alta resistencia sin que se produzca la intercalación de un tratamiento térmico, lo que no sólo es desventajoso en cuanto a los costes de fabricación, sino que además produce de forma desventajosa una influencia negativa en las características del material.
La invención se ha impuesto la misión de proponer un eje trasero de bielas acopladas de la clase descrita, que pueda fabricarse con un material de partida económico y mediante procesos de conformación sencillos.
La solución de la invención se indica en la reivindicación 1. Las reivindicaciones 2 a 11 contienen formas de ejecución lógicas.
Conforme a la invención se ha previsto que la viga testera se fabrica con una chapa plana, con preferencia un fleje de acero (bobina), mediante laminado. Para esto se lamina una chapa a partir de una bobina, de tal modo que se obtenga una sección transversal como se ha representado en las figuras 2 y 4. Las dos aristas longitudinales de la chapa se unen, después del laminado y cortado, mediante una costura de soldadura que discurre en la dirección longitudinal del puntal transversal. De este modo se fabrica de forma sencilla un perfil de torsión de pared doble, que posee en los puntos necesarios las cámaras huecas que se deseen. Por medio de esto se obtiene con una aplicación del material acero lo más reducida posible un perfil especialmente ligero, aunque rígido a la torsión. Aparte del ahorro de peso y costes debe obtenerse, en especial en cuanto a la posición deseada del punto medio de empuje, una sección transversal variable del puntal transversal. Aparte de esto pueden utilizarse en especial también materiales de alta resistencia.
Según la forma de ejecución puede aplicarse la costura de soldadura para unir las dos aristas longitudinales de la chapa centralmente, es decir, con preferencia en el eje de simetría, en el travesaño en forma de arco superior o inferior. Sin embargo, también es posible aplicar la costura de soldadura en la pared de chapa interior o exterior de un brazo del perfil o en el extremo libre de un brazo. Mediante la estructura conforme a la invención puede fabricarse en especial también un perfil exacto, que puede reproducirse, del puntal transversal.
La invención se explica con más detalle con base en las figuras 1 a 3, a modo de ejemplo. Aquí muestran
la figura 1 una vista conjunta de un eje trasero de bielas acopladas,
la figura 2 secciones transversales de diferentes formas de perfil (2a a 2 d) del puntal transversal 2,
la figura 3 una vista en perspectiva y una sección transversal vertical a través de un puntal transversal 2 y
la figura otra sección transversal del puntal transversal 2.
En la figura 1 se ha representado sólo esquemáticamente la estructura básica de un eje trasero de bielas acopladas para vehículos de motor. Entre las dos bielas longitudinales 1 se ha dispuesto con ello el puntal transversal 2, que posee una sección transversal uniforme en toda su longitud y está unido a las bielas longitudinales, por los extremos, 1 a través de una costura de soldadura 3.
En la figura 3 se ha representado en vista fragmentaria y en perspectiva la fijación de un puntal transversal 2 con la sección transversal 2 de una biela longitudinal 1, con ayuda de las costuras de soldadura 3. Este puntal transversal 2 está configurado, al igual que los otros puntales transversales, fundamentalmente en forma de V y posee una cámara hueca 5 por el lado de la base, que fundamentalmente está formada por los travesaños 8, 9 curvados superiores e inferiores. En la región de los brazos 7 del perfil en forma de V las paredes de chapa están situadas unas junto a otras. En los extremos libres de los brazos 7 se han formado en cada caso cámaras huecas 6, cuyo tamaño depende del esfuerzo previsto de los puntales transversales 2 sometidos a esfuerzos como perfil de torsión.
En la figura 2 se han representado diferentes perfiles cerrados, a fabricar según el mismo procedimiento. En la forma perfilada 2 a, la distancia entre las dos paredes de chapa es igual de grande en toda la sección transversal del perfil. En la forma perfilada 2 c las paredes de chapa, aparte de las cámaras huecas 6 en el extremo libre de los brazos 7, están situadas siempre unas junto a otras. En la forma perfilada 2 b se ha configurado una cámara hueca 5 por el lado de la base para la traslación del punto medio de empuje.
La costura de soldadura 4 que discurre con preferencia en la dirección longitudinal de los puntales transversales 2 se ha representado en las figuras en diferentes puntos del perfil. En la forma perfilada 2 d se encuentra, en el vértice superior del travesaño 8, en el plano de simetría. Sin embargo, como se ha representado en la forma perfilada 2 c, puede estar también dispuesta en la pared de chapa exterior de un brazo 7.
La figura 4 muestra un puntal transversal optimizado para su uso en vehículos de motor de pasajeros. Este puntal transversal 2 presenta ventajosamente una rigidez a la flexión y una blandura a la torsión 2 elevadas para este caso aplicativo, también llamada rigidez al arrollamiento, con un reducido peso propio. El perfil representa una combinación de las formas perfiladas 2b, 2c y 2d. El contorno interior del travesaño curvado inferior 9 y del brazo 7 de doble pared está configurado aproximadamente en forma de parábola. Las cámaras huecas 6 dispuestas en el extremo abierto 10 están dirigidas hacia el exterior, y entre el travesaño curvado superior 8 y el travesaño curvado inferior 9 se ha dispuesto una cámara hueca 5 con una altura de cámara hueca H3. El travesaño curvado superior 8 presenta un arco circular R4 sustancialmente central, que está ligado al exterior de los brazos 7 de doble pared a través de tangentes de unión 12. La altura total H1 se corresponde aproximadamente con la anchura total H2.
El perfil correspondiente a la figura 4 presenta en detalle la forma que se describe a continuación con las medidas que se describen igualmente en detalle. La relación entre altura total H1 y anchura total B2 está situada en un margen de entre 0,85 y 1,15. El contorno interior del travesaño curvado 9 y del brazo 7 de doble pared está configurado de tal manera que las cámaras huecas 6, dispuestas en el extremo abierto 10, están dirigidas hacia el exterior. Estas cámaras huecas 6 presentan una sección transversal circular que se extiende aproximadamente por 210º con un radio R1, de forma correspondiente al espesor de pared S del perfil. Esta sección transversal desemboca, a través de un contra-radio correspondiente, en cada caso en el brazo 7 de doble pared.
El contorno interior discurre desde el extremo abierto 10, a lo largo de una altura reducida H2, sustancialmente con anchura uniforme. A esta reducida altura H2 se conecta con un radio R2 dirigido hacia el centro 11, que presenta una dimensión correspondiente a 1,1 - 1,5 veces la anchura total B1. El contorno interior se cierra sobre el travesaño curvado inferior 9 con un radio R3, que presenta una dimensión correspondiente a 0,3 - 0,45 veces la anchura total B1. Los radios R2 y R3 están fijados de tal manera que se combinan mutuamente en el punto de transición, sin traslación y sin unión lineal de tangentes.
La costura de soldadura 4 que discurre en la dirección longitudinal del puntal transversal 2 para unir las dos aristas longitudinales de la chapa está dispuesta, sobre el eje de simetría (centro 11), sobre el travesaño curvado 8. Para simplificar y mejorar el proceso de soldadura, el travesaño 8 curvado superior presenta un travesaño B2 estrecho, que se extiende horizontalmente por ambos lados junto a la costura de soldadura 4. Este travesaño B2 se transforma lateralmente, en cada caso, en arcos de círculo R4 que están ligados a través de tangentes de unión 12, respectivamente, al exterior de los brazos 7 de doble pared.
La altura H3 de la cámara hueca se calcula a partir de la altura total h1 dividida por el grosor S al cubo y dividida asimismo por una constante de entre 0,6 y 2,5, según la fórmula H3 = H1 / S^{3} (0,6 a 2,5).
La configuración de un puntal transversal, en especial con las particularidades según las reivindicaciones 5 a 11, como se describen en la fig. 4, ofrece ventajas económicas fundamentales. En modelos de vehículos iguales con diferente motorización y/o diferentes requisitos en cuanto a rigidez al arrollamiento, esta configuración permite una fabricación bastante simplificada de todo el eje trasero de bielas acopladas. Para estos casos aplicativos, es decir, para el uso de ejes traseros de bielas acopladas para los mismos modelos de vehículo con diferente motorización y diferentes requisitos en cuanto a rigidez al arrollamiento, todas las partes fundamentales del eje trasero de bielas acopladas pueden mantenerse iguales. Tanto la biela longitudinal 1 como la suspensión del puntal transversal 2 y su aplicación al chasis así como las piezas constructivas de la suspensión de las ruedas permanecen iguales. Para la adaptación de la rigidez al arrollamiento (a la resistencia a la torsión) necesaria para cumplir los requisitos del vehículo se modifica exclusivamente la altura H3 de la cámara hueca. Esta altura H3 de la cámara hueca determina en origen la rigidez al arrollamiento o la resistencia a la torsión. La rigidez a la flexión del puntal transversal 2 sólo se ve afectada por la modificación de la altura H3 de la cámara hueca en una medida tan escasa, que esta modificación puede despreciarse.
Lista de símbolos de referencia 
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 (1) \+ Biela longitudinal\cr  (2) \+ Puntal transversal\cr  (2a a
2f) \+ Forma perfilada\cr  (3) \+ Costura de soldadura\cr  (4) \+
Costura de soldadura\cr  (5) \+ Cámara hueca\cr  (6) \+ Cámara
hueca\cr  (7) \+ Brazo de doble pared\cr  (8) \+ Travesaño curvado
superior\cr  (9) \+ Travesaño curvado inferior\cr  (10) \+
Extremo\cr  (11) \+ Centro\cr  (12) \+ Tangente de unión\cr  (B1) \+
Anchura total\cr  (B2) \+ Travesaño\cr  (H1) \+ Altura total\cr 
(H2) \+ Altura\cr  (H3) \+ Altura de la cámara hueca\cr  (R1) \+
Radio\cr  (R2) \+ Radio\cr  (R3) \+ Radio\cr  (R4) \+ Arco de
círculo\cr}

Claims (11)

1. Eje trasero de bielas acopladas con dos bielas longitudinales (1) y un puntal transversal (2) dispuesto entre las bielas longitudinales (1), fabricado mediante conformación sin virutas, de pared doble y con sección transversal fundamentalmente en forma de U o V, configurado como perfil de torsión con una o varias cámaras huecas (5, 6) dispuestas en la sección transversal del puntal transversal (2) y que se extienden longitudinalmente, que se ha fabricado con una chapa plana o fundamentalmente plana, en donde las aristas longitudinales de la chapa situadas tras la conformación unas junto a otras o sustancialmente unas junto a otras están unidas mediante una costura de soldadura (4) que discurre en la dirección longitudinal o sustancialmente en la dirección longitudinal del puntal transversal (2), caracterizado porque el puntal transversal (2) posee en toda su longitud una sección transversal uniforme y ha sido conformado mediante laminado, la cámara hueca o las cámaras huecas (5, 6) está o están dispuesta(s) en los extremos libres del brazo (7) y/o en la región entre los travesaños curvados (8, 9) de la sección transversal del puntal transversal (2) y, en la región de los brazos (7), las dos paredes de chapa están situadas una junto a otra al menos en una determinada longitud o están dispuestas a una distancia mutua uniforme.
2. Eje trasero de bielas acopladas según la reivindicación 1, caracterizado porque la costura de soldadura (4) discurre centrada en el travesaño curvado superior o inferior (8, 9) o en la región del travesaño curvado superior o inferior (8, 9).
3. Eje trasero de bielas acopladas según la reivindicación 1, caracterizado porque la costura de soldadura (4) discurre en la pared de chapa exterior o interior de un brazo (7) o en el extremo libre (10) de un brazo (7).
4. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la altura total (H1) se corresponde con entre 0,85 y 1,15 de la anchura total (B1).
5. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque el contorno interior del travesaño curvado inferior (9) y del brazo (7) de doble pared está configurado aproximadamente en forma de parábola.
6. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque el contorno interior se extiende hacia dentro desde el extremo abierto (10), aproximadamente con una amplitud uniforme, a lo largo de una altura reducida (H2) y se conecta con un radio (R2) dirigido hacia el centro (11) de entre 1,1 y 1,5 x B1, que desemboca en un radio (R3) que forma fundamentalmente el travesaño curvado inferior (9) con una dimensión de entre 0,3 y 0,45 x B1.
7. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1, 4, 5 y 6, caracterizado porque entre el travesaño curvado superior (8) y el travesaño curvado inferior (9) se ha dispuesto una cámara hueca (5) con una altura de cámara hueca (H3) y el travesaño curvado superior (8) presenta un arco circular (R4) central, que está ligado al exterior de los brazos (7) de doble pared a través de tangentes de unión (12).
8. Eje trasero de bielas acopladas según la reivindicación 7, caracterizado porque el travesaño curvado superior (8) presenta un travesaño lineal central (B2), al que se conecta por ambos lados un arco de círculo (R4).
9. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1 y 4 a 7, caracterizado porque en el extremo abierto (10) están dispuestas cámaras huecas (6) dirigidas hacia el exterior.
10. Eje trasero de bielas acopladas según la reivindicación 9, caracterizado porque las cámaras huecas (6) de los extremos presentan una sección transversal circular que se extiende aproximadamente por 210º con un radio (R1), de forma correspondiente al espesor de pared (S) del perfil.
11. Eje trasero de bielas acopladas según una o varias de las reivindicaciones 1 y 4 a 10, caracterizado porque la dimensión de la altura (H3) de la cámara hueca se calcula a partir de la altura total (H1) dividida por el grosor (S) al cubo y dividida asimismo por una constante de entre 0,6 y 2,5.
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