SISTEMA DE EJE DE VEHÍCULO O AUTOMÓVIL ENSAMBLADO POR UNIÓN ADHESIVA ESTRUCTURAL.

El invento se refiere a un sistema de eje de vehículo automóvil ensamblado por unión adhesiva estructural y a su procedimiento de ensamblaje. El invento se refiere más en concreto a los sistemas de ejes con eje de torsión.

En la actualidad, los sistemas de ejes con eje de torsión son de acero ensamblados mediante soldadura por arco eléctrico. Esta estructura es barata y confiere buenas prestaciones al sistema de eje pero presenta el inconveniente de ser de peso elevado y de inducir alteraciones de las propiedades mecánicas de los materiales en la zona de ensamblaje debidas a la soldadura.

Se conocen sistemas de ejes ligeros que comprenden brazos longitudinales de aluminio articulados por medio de pivotes para evitar inducir tensiones en las zonas de ensamblaje. Esta estructura presenta el inconveniente de complicar la cinemática de las piezas y de aumentar el coste del conjunto.

El documento EP-1 036 680 describe un sistema de eje ligero formado por brazos moldeados en aluminio y por un travesaño de acero. El travesaño se inserta a presión en los brazos, y un espacio situado entre el travesaño y los brazos se llena de adhesivo. A continuación se comprime la unión para finalizar el ensamblaje. Esta etapa de compresión crea tensiones en los materiales ensamblados y en el adhesivo que pueden conducir a una fragilización del ensamblaje. Por otro lado, esta unión necesita tolerancias de fabricación estrechas así como el empleo de adhesivos anaeróbicos que no presentan adherencias óptimas, en concreto con el fin de evitar el rascado del adhesivo durante el ensamblaje de las dos piezas.

Otro documento US-6 099 084 describe un sistema de eje ligero formado por un travesaño de aluminio ensamblado por inserción forzada, y eventualmente zunchado, en los brazos de suspensión. También en este caso la inserción forzada crea tensiones importantes que pueden producir una fragilización de las zonas de ensamblaje, y requiere estrechas tolerancias de fabricación y el empleo de adhesivos anaeróbicos por las mismas razones que en el documento anterior. Además, el par de apriete obtenido es limitado.

El invento tiene por objetivo paliar estos inconvenientes proporcionando un sistema de eje de vehículo formado por dos materiales diferentes, ensamblados de forma simple, segura y barata.

Para ello, el objeto del invento se refiere a un sistema de eje de vehículo automóvil que comprende dos brazos longitudinales realizados en material moldeado y un travesaño de torsión realizado en un material de alta resistencia diferente al material de los brazos, comprendiendo cada brazo un talón, de perfil cerrado sensiblemente tubular y de eje sensiblemente perpendicular al eje de los brazos, para ensamblar por unión adhesiva estructural el travesaño a los brazos, caracterizado porque cada talón presenta un borde de ensamblaje diseñado para ser ensamblado en un extremo del travesaño generando un auto-zunchado con una superficie de dicho travesaño, aplicándose una capa de adhesivo entre el borde de ensamblaje y la superficie del travesaño, y caracterizado porque el borde de ensamblado de cada talón presenta un espesor variable a lo largo de su periferia y en la dirección del eje del talón, eligiéndose dicho espesor de forma que se minimicen las tensiones soportadas por el adhesivo en la zona de ensamblaje.

Si se realizan los brazos por moldeo se puede controlar con una buena precisión el espesor de sus partes de inserción, de forma que también se pueden controlar las tensiones soportadas por el adhesivo. Esto produce un riesgo muy pequeño de desprendimiento del adhesivo. Asociada al autozunchado de las partes ensambladas, esta unión adhesiva permite obtener un ensamblaje que presenta una vida útil sensiblemente igual a la vida útil del vehículo automóvil. El auto-zunchado presenta la ventaja de inducir tensiones internas en las zonas ensambladas netamente menores que cuando se usa una embutición o un montaje a la fuerza, de manera que las propiedades mecánicas de los materiales en la zona de ensamblaje se degradan poco o nada. El auto-zunchado presenta también la ventaja de evitar el rascado del adhesivo durante la puesta en práctica y por lo tanto es más favorable a la utilización de adhesivos estructurales y de los procedimientos usuales de puesta en práctica de la industria del automóvil.

Ventajosamente, el borde de ensamblaje de cada talón presenta una anchura variable a lo largo de su periferia. Esta anchura se elige de forma que se reduzcan al mínimo las tensiones soportadas por el adhesivo. Por ejemplo, en las zonas de grandes tensiones, se aumentará preferentemente esta anchura para reducir las tensiones locales soportadas por el adhesivo y para mejorar la resistencia del ensamblaje. Esta anchura también se elige de manera que sea suficiente para permitir una correcta transmisión de fuerza entre las piezas ensambladas.

En una realización particular, el borde de ensamblaje de cada talón está formado por una pared tubular.

En otra realización, el borde de ensamblaje de cada talón está formado por una pared tubular interna y por una pared tubular externa separadas por una garganta diseñada para alojar al extremo del travesaño. Una configuración de este tipo del borde de ensamblaje permite mejorar la robustez del ensamblaje.

Preferentemente, la pared tubular del borde de ensamblaje, o la pared interna de la garganta del borde de ensamblaje, se diseña de forma que se genere un auto-zunchado con la superficie interna del extremo del travesaño. En la segunda configuración, la pared externa de la garganta fuerza entonces al extremo del travesaño a permanecer en su posición en contacto contra la pared interna, de manera que las tensiones mecánicas en el interior del adhesivo son limitadas, así como los riesgos de desprendimiento de este último.

También preferentemente, cuando el borde de ensamblaje está formado por dos paredes, se aplica una segunda capa de adhesivo entre la superficie externa del extremo del travesaño y la pared externa de la garganta para reforzar más la robustez del ensamblaje.

Ventajosamente, se engarza un casquillo de dimensiones internas sensiblemente coincidentes con las dimensiones externas del travesaño, o del talón, alrededor de los extremos del travesaño, o del talón, al nivel del borde de ensamblaje de cada talón, para aumentar aún más la robustez del ensamblaje.

En una primera realización, cada extremo del travesaño presenta una sección abierta dirigida hacia el suelo. Una configuración de este tipo permite obtener una pequeña rigidez a torsión del sistema de eje.

En otra realización, los extremos del travesaño presentan una sección cerrada de sección creciente, y los bordes de ensamblaje de los talones presentan una sección decreciente de forma sensiblemente correspondiente. Esta configuración aumenta la rigidez a torsión del sistema de eje.

Ventajosamente, la parte central del travesaño presenta una sección abierta, la cual confiere una gran rigidez a flexión propicia para mantener el diseño del sistema de eje, y una flexibilidad a torsión que garantiza el confort.

Ventajosamente, el travesaño y los brazos son de materiales no soldables metalúrgicamente. Preferentemente, el travesaño es de acero de alta resistencia y los brazos son de aluminio moldeado. Se utilizan así materiales con buenas prestaciones con respecto a su funcionalidad específica. El acero es el material más resistente para conferir al travesaño su función elástica al tiempo que soporta solicitaciones a fatiga, torsión, flexión y tracción, mientras que el aluminio moldeado de los brazos permite realizar formas muy elaboradas que integran todas las funciones de soporte de la rueda, del muelle de suspensión, de pivote y de unión de los brazos longitudinales. Se obtiene por lo tanto un sistema de eje con buenas prestaciones y ligero.

El invento se refiere también a un procedimiento de ensamblaje de este sistema de eje de vehículo automóvil tal como el definido en las reivindicaciones.

Se describe ahora el invento haciendo referencia a los dibujos adjuntos, no limitativos, en los

La figura 1 representa un sistema de eje... [Seguir leyendo]

1. Sistema de eje de vehículo automóvil que comprende dos brazos (1) longitudinales realizados en material moldeado y un travesaño (2) de torsión realizado en un material de alta resistencia diferente del material de los brazos, comprendiendo cada brazo un talón (10), de perfil cerrado sensiblemente tubular y de eje sensiblemente perpendicular al eje de los brazos, para ensamblar por unión adhesiva estructural el travesaño a los brazos, caracterizado porque cada talón (10) presenta un borde (11) de ensamblaje diseñado para ser ensamblado en un extremo (20) del travesaño generando un autozunchado con una superficie del travesaño, aplicándose una capa (5, 5a) de adhesivo entre el borde (11) de ensamblaje y la superficie del travesaño, y caracterizado porque el borde (11) de ensamblaje de cada talón presenta un espesor variable a lo largo de su periferia y en la dirección del eje del talón, eligiéndose dicho espesor de manera que se minimicen las tensiones sufridas por el adhesivo en la zona de ensamblaje.

2. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el borde

(11) de ensamblaje de cada talón presenta una anchura variable a lo largo de su periferia.

3. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el borde (11) de ensamblaje de cada talón está formado por una pared (11) tubular.

4. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el borde (11) de ensamblaje de cada talón está formado por una pared (11a) tubular interna y por una pared (11b) tubular externa separadas por una garganta diseñada para alojar al extremo (20) del travesaño.

5. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque la pared (11) tubular del borde de ensamblaje, o la pared (11a) interna de la garganta del borde de ensamblaje, está diseñada para generar un auto-zunchado con la superficie interna del extremo (20) del travesaño.

6. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 4, ó con la 5 cuando ésta depende de la reivindicación 4, caracterizado porque se aplica una segunda capa (5b) de adhesivo entre la superficie externa del extremo (20) del travesaño y la pared (11b) externa de la garganta.

7. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se engarza un casquillo de dimensiones internas sensiblemente correspondientes a las dimensiones externas del travesaño, o del talón, alrededor de los extremos del travesaño, o del talón, al nivel del borde de ensamblaje de cada talón.

8. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque cada extremo del travesaño presenta una sección abierta dirigida hacia el suelo.

9. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los extremos del travesaño presentan una sección cerrada de sección creciente, y porque los bordes de ensamblaje de los talones presentan una sección decreciente de forma sensiblemente correspondiente.

10. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la parte central del travesaño presenta una sección abierta.

11. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el travesaño y los brazos son de materiales no soldables metalúrgicamente.

12. Sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el travesaño es de acero de alta resistencia y los brazos son de aluminio moldeado.

13. Procedimiento de ensamblaje del sistema de eje de vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque

a) se aplica al menos una capa (5, 5a) de adhesivo en los extremos (20) del travesaño o en las paredes (11, 11a) del borde (11) de ensamblaje,

b) se engranan a continuación los extremos (20) con los bordes (11) de ensamblaje,

c) se endurece a continuación la capa de adhesivo a temperatura ambiente o por calentamiento.

14. Procedimiento de ensamblaje de sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 13, estando formado el borde (11) de ensamblaje de cada talón por una pared (11a) tubular interna y por una pared (11b) tubular externa separadas por una garganta diseñada para alojar al extremo

(20) del travesaño, en el cual, en la etapa a), se aplica una primera capa (5a) de adhesivo sobre la cara interna del extremo (20) del travesaño o sobre la pared (11a) interna del borde (11) de ensamblaje, y se aplica una segunda capa (5b) de adhesivo sobre la cara externa del travesaño (11) o sobre la pared (11b) externa del borde (11) de ensamblaje.

15. Procedimiento de ensamblaje de sistema de eje de vehículo de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, presentando los extremos del travesaño una sección abierta, en la cual, en la etapa b), se separan o se cierran ligeramente los extremos (20) del travesaño antes de ser engranados con los bordes de ensamblaje, y se sueltan a continuación.