ES2209001T3 - Estabilizador. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ESTABILIZADOR (1) PARA VEHICULOS QUE PRESENTA UNA SECCION TRANSVERSAL CIRCULAR, CONSTA DE VARIAS SECCIONES Y TIENE FORMA BASICAMENTE DE U. EL ESTABILIZADOR COMPRENDE ASIMISMO DOS RAMALES EN U (2) Y UN LOMO EN FORMA DE U (3), ESTANDO DISPUESTAS ENTRE LOS RAMALES EN U (2) Y EL LOMO EN U (3) ZONAS DE PASO CURVADAS (4). EL ESTABILIZADOR DE LA INVENCION (1), PREFERENTEMENTE UN ESTABILIZADOR DE TUBO, SE CARACTERIZA PORQUE SOPORTA, AUN CON ESFUERZOS MUY ELEVADOS, EL NUMERO NECESARIO DE CAMBIOS DE CARGA O PERMITE, CON SOLICITACIONES NORMALES, REDUCIR EL PESO AUN MAS. PARA ELLO LAS DIFERENTES SECCIONES DEL ESTABILIZADOR ESTAN DIMENSIONADAS DE FORMA QUE EN LAS SECCIONES BASICAS DEL ESTABILIZADOR, A DIFERENCIA DEL ESTABILIZADOR CON LA MISMA SOLICITACION, EXISTE UNA RESISTENCIA A LA FATIGA POR VIBRACION CASI IDENTICA; SE AUMENTA MEDIANTE CARBURACION EL CONTENIDO DE CARBONO DE LA CAPA DE BORDE (EXTERIOR Y/O INTERIOR) DEL ESTABILIZADOR (1); Y LA SUPERFICIE INTERNA ESTA PARCIALMENTE PERDIGONADA CON BOLAS DE ACERO, PREFERENTEMENTE EN LAS ZONAS DE PASO (4).

Description

Estabilizador.

La invención se refiere a un estabilizador para vehículos automotores, de una sección transversal aproximadamente redonda preferentemente circular o de forma anular, con preferencia, de forma de anillo circular, que está compuesto por varios segmentos del estabilizador y está realizado esencialmente en forma de U, o sea que consiste de dos brazos en U y un dorso en U, estando previstas entre los brazos en U y el dorso en U zonas de transición en forma arqueada.

Estabilizadores como los descriptos al comienzo son básicamente conocidos, por ejemplo, de la DE 28 05 007 Al. Se utilizan en los ejes delanteros y/o traseros de vehículos automotores y sirven en forma inicial para disminuir las inclinaciones de rodado y balanceo de los vehículos automotores en las curvas. Los extremos libres de los brazos en U de los estabilizadores realizados en forma de U se fijan en las piezas que llevan las ruedas, mientras que en la zona dorsal están apoyados en cojinetes de goma dispuestos en la carrocería del vehículo. Debido a que, por lo general, cada vez se tiene más en cuenta la "disminución de peso", se utilizan desde hace algún tiempo cada vez más estabilizadores con sección transversal de forma de anillo circular, o sea, estabilizadores fabricados de tubos, los así llamados estabilizadores tubulares.

Ya que en los tubos el esfuerzo es mayor que en el caso de barras macizas comparables (D_{a} barra maciza < D_{a} tubo), ante una gran carga no logran la cantidad necesaria de alteración de carga, o bien, ante una cierta cantidad de alteración de carga solamente pueden ser utilizados para cargas menores.

En la DE 28 05 007 A1 se describe un estabilizador que consiste de un tubo doblado en forma de U. En este caso, la cantidad de alteraciones de carga exigida en determinado esfuerzo, debe ser logrado con el mismo esfuerzo en todos los segmentos del estabilizador. Se trata, por lo tanto, de un estabilizador sometido al mismo esfuerzo en todos los segmentos de estabilizador. La interpretación de los estabilizadores conocidos, desde el punto de vista de igual esfuerzo, ha llevado a que se hayan reforzado las zonas especialmente sometidas a esfuerzo (véase la página 6, párrafo 2, y página 9, párrafo 2 de la DE 28 05 007 A1), o sea, mediante el aumento del diámetro exterior, mediante el aumento del espesor de pared y/o mediante el endurecimiento especial de las zonas de transición. Sin embargo, en los casos de muy alto esfuerzo no ha sido posible hasta el momento una reducción efectiva del peso de los estabilizadores, o bien los estabilizadores no han soportado la cantidad necesaria de alteraciones de carga.

Un estabilizador tubular del tipo conocido según la DE 28 05 007 A1, también es conocido según la DE 28 46 445 A1. En este tipo del estabilizador tubular conocido, las zonas sometidas a esfuerzo especialmente alto han sido reforzadas mediante el aumento del espesor de pared, por ejemplo, introduciendo también suplementos en forma de tubo en las zonas sometidas a un esfuerzo de especial exigencia, a saber, en las zonas de transición en forma de arco entre los brazos en forma de U y el dorso en forma de U.

Además, se conoce en el estado de la técnica (compárese la bibliografía "Federstahl", 3ª edición (Maruzen Kabushiki Kaisha, JP), 20 de diciembre de 1982), la forma de lograr un aumento de la resistencia en ballestas mediante la carburación de las capas de los bordes de la superficie.

Asimismo, también se conoce en este estado de la técnica (compárese la JP 6-50370 A1) la técnica de someter en el caso de los estabilizadores tubulares la superficie interna al procedimiento de radiación

\hbox{esférica.}

La invención tiene como objeto brindar estabilizadores, en especial estabilizadores tubulares, que aun ante un esfuerzo muy alto resistan la cantidad de alteraciones de carga requerida, o bien permitan, en los casos de esfuerzo normales, una reducción de peso aún mayor.

El objeto antes indicado fue resuelto según la invención para un estabilizador del tipo mencionado de tal forma que en los segmentos esenciales del estabilizador -diferenciándose del estabilizador de igual esfuerzo- ante un aumento del esfuerzo del dorso en U sometido a esfuerzo en forma dominante por torsión mediante el desplazamiento del trabajo de deformación mecánica de las zonas de transición al dorso en U, se realiza una optimización de la resistencia a la oscilación, de modo que existe una resistencia a la oscilación casi igual. Se ha reconocido de acuerdo con la invención que, ante formas de esfuerzo diferentes, el mismo esfuerzo no lleva a la misma resistencia a la oscilación, sino más bien un segmento del estabilizador sometido a esfuerzo preponderantemente por torsión -igual tensión comparativa- posee una mayor resistencia a la oscilación que un segmento del estabilizador sometido a esfuerzo primordialmente por tensión normal.

En el caso del estabilizador, según la invención, los segmentos del estabilizador esenciales tienen, en el caso ideal, una resistencia a la oscilación casi igual, este objeto, sin embargo, condicionado por restricciones (límites para diámetros y rigidez) no siempre es realizable, debiendo llevarse a cabo la optimización siempre conforme al objetivo ideal. La optimización se lleva a cabo por desplazamiento del trabajo de deformación mecánico del sector de arco dorsal, o bien, apoyo dorsal sometido a gran esfuerzo al dorso en U normalmente sometido a esfuerzo en menor grado y adicionalmente también a brazos en U también sometidos a menor esfuerzo. Esto se logra reforzando la zona de arco dorsal y de apoyo de espaldar, o sea el diámetro externo D_{a} y eventualmente aumentando el espesor de pared t, elevando allí de este modo el índice de elasticidad y se debilita simultáneamente el dorso en U y selectivamente zonas adicionales de los brazos en U, o sea, se disminuye el diámetro externo D_{a} y eventualmente el espesor de pared t, por lo que disminuye allí el índice de elasticidad.

En los distintos segmentos del estabilizador las secciones transversales-base (antes del formado del estabilizador) por motivos de técnica de fabricación y motivos económicos son preferentemente constantes con las correspondientes transiciones de uno a otro segmento de estabilizador.

La modificación de las secciones transversales se seleccionan de tal forma en los distintos segmentos del estabilizador que la tasa de elasticidad general corresponde en su totalidad a la de un estabilizador tubular o macizo comparable con secciones transversales casi iguales en el largo total del estabilizador.

Debido a determinaciones de las respectivas zonas en particular, con diversas secciones transversales, preferentemente constantes, existe entre las zonas y en las zonas mismas distintos esfuerzos con máximos y mínimos, de modo que no exista un estabilizador con igual esfuerzo en todos los segmentos del estabilizador.

Es importante mencionar que en el dorso en U que admite más trabajo de deformación, se puede elevar el esfuerzo en hasta un 32% (referencia = barra maciza constante), o bien un 17% (referencia tubo constante) para obtener en la zona del arco dorsal, o bien, en la zona de apoyo dorsal, reducciones de esfuerzo de hasta un 12% (referencia = barra maciza constante), o bien un 20% (referencia = tubo constante).

En el estado de la técnica existente hasta el momento se ha intentado aumentar la vida útil o el esfuerzo admisible del estabilizador reforzando los segmentos del estabilizador sometidos a mayor esfuerzo de forma distinta. Sin embargo, en el caso del estabilizador según la presente invención la vida útil o el esfuerzo admitido se aumenta considerablemente trasladando el trabajo de deformación mecánico desde la zona de arco dorsal, o apoyo dorsal, sometido a gran esfuerzo al dorso en U normalmente sometido a menor esfuerzo, "ablandando" el dorso en U.

La zona que admite mayor trabajo de deformación en el dorso en U está conformada preferentemente con un menor diámetro exterior que las zonas de transición. Por lo tanto, el dorso en U del estabilizador según la invención es más "blando" que el dorso en U de los estabilizadores conocidos; por ello, brinda un aporte mayor a la deformación general durante la carga de funcionamiento. El desarrollo del estabilizador con un menor diámetro exterior en la zona del dorso en U es muy fácil de realizar desde el punto de vista de la fabricación, por ejemplo, mediante el correspondiente moldeado de la barra o el caño utilizado para el estabilizador antes o también después del doblado. De modo alternativo, también se puede disminuir además el espesor de pared del estabilizador en la zona del dorso en U. Adicionalmente, también es posible una combinación menor diámetro externo y un menor espesor de pared del estabilizador en la zona del dorso en U, a fin de lograr una reducción de peso adicional.

Una forma de realización de preferencia del estabilizador según la invención está caracterizada además porque se logra un aumento de resistencia mediante carburación de las capas del borde de la superficie externas y/o internas del estabilizador, en especial unido a un proceso de templado. En este caso, la carburación puede efectuarse ya sea antes del proceso de templado, entonces se lo prioriza antes del amasado y el formado del estabilizador, así como en forma simultánea con el proceso de templado.

Durante el proceso de fabricación del estabilizador disminuye el contenido de carbono del material en la capa del borde de la superficie. Como el contenido de carbono influye sobre la resistencia a la tracción del material, debido a la reducción del contenido de carbono en la capa del borde de la superficie sometida a esfuerzo especial del estabilizador, se disminuye su resistencia a la oscilación. Por lo tanto, la carburación aumenta la resistencia a la tracción de las capas de los bordes de la superficie del estabilizador y, con ello, se aumenta también la cantidad de alteraciones de carga que se pueden alcanzar. Este efecto es aumentado especialmente mediante el templado.

Justamente con altos valores de resistencia base, por ejemplo, 1.500 - 1.800 MPa, se pueden lograr aumentos en la capa de los bordes de la superficie carburada, respecto de la resistencia base, de aprox. el 10-50%. Por ello, se puede aumentar claramente el esfuerzo admisible, o bien la resistencia a la oscilación.

Mediante la carburación se aumenta el contenido de carbono de la capa de los bordes de la superficie del estabilizador preferentemente en tal medida que en la capa de los bordes de la superficie sea mayor que en el interior del estabilizador. Debido a ello, se aumenta la resistencia a la tracción en la capa de los bordes de la superficie del estabilizador que es especialmente sometida a esfuerzo y, con ello, la vida útil en general.

Si el estabilizador según la invención es un estabilizador tubular, entonces el mayor esfuerzo admitido en la zona del dorso en U puede ser aprovechado para disminuir el espesor de pared en la zona del dorso en U. En este caso, el diámetro externo en toda la longitud del estabilizador puede ser constante o presentar otro valor en la zona del dorso en U. Debido a la posibilidad de modificar tanto el diámetro externo, así como el diámetro interno del estabilizador, para aprovechar el mayor esfuerzo admisible en la zona del dorso en U, no se plantean dificultades de cumplir con las medidas externas del estabilizador estipuladas por el fabricante del automotor.

Si se modifica el diámetro externo del estabilizador al que se refiere la invención, entonces esta modificación puede ser conformada en forma salteada o en forma continua, tanto en el estabilizador compacto como así también en el estabilizador tubular. Lo mismo rige también para la modificación del espesor de pared en el estabilizador tubular o sea la modificación del diámetro interno solamente o en combinación con el diámetro externo.

Además, también puede ser especialmente ventajoso que en un estabilizador acorde con la invención, fabricado como estabilizador tubular, la superficie interna sea tratada mediante radiación esférica. También se puede aumentar mediante esta medida la cantidad de alteraciones de carga admisibles y en ciertos casos incluso en forma considerable.

En particular, existen distintas posibilidades de conformar y seguir desarrollando el estabilizador objeto de la invención. Para ello se remite, por un lado, a las reivindicaciones subordinadas a la reivindicación 1 y, por otro, a la descripción de un ejemplo de ejecución preferido en relación con la figura. En la figura única se muestra una mitad del estabilizador de la invención, en este caso de un estabilizador tubular.

La figura muestra una mitad de un estabilizador simétrico en espejo 1, en este caso un estabilizador tubular, que presenta una sección transversal de forma anillo circular y está realizado esencialmente en forma de U con un brazo en U 2 y una mitad de dorso en U 3. El brazo en U 2 y el dorso en U 3 están unidos entre sí mediante una zona de transición en forma de arco 4. Un estabilizador 1 tal es fijado con los extremos libres de los brazos en U 2 en la pieza de fijación de rueda de un vehículo no representado aquí. El extremo libre de los brazos en U 2 representado es fijado en las piezas de las ruedas correspondientes. El dorso en U 3 está dispuesto en los cojinetes de goma en la carrocería, no representados aquí, los cuales están dispuestos cerca de la zona de transición 4.

En el ejemplo de ejecución preferido representado de un estabilizador 1 acorde con la invención, el diámetro externo del estabilizador 1 en el segmento del estabilizador con tensión por torsión preponderante 5, que se encuentra en la zona del dorso en U 3, es menor que en el segmento estabilizador con preponderante tensión normal 6, el cual se encuentra en la zona de transición 4. Además, también el espesor de pared del estabilizador 1 en el segmento del estabilizador 5 de tensión de torsión preponderante es menor que en el segmento del estabilizador 6 de tensión normal preponderante. La disminución del diámetro externo y del espesor de pared descriptos presuponen el concepto acorde con la invención que el dorso en U 3 más "blando" admite un mayor trabajo de deformación mecánica que la zona de transición 4 que limita más la cantidad de alteraciones de carga admisibles. La modificación tanto del diámetro externo, así como también del espesor de pared del estabilizador 1, se efectúa en el ejemplo de ejecución representado en forma continua, de modo que no se produzcan cantos que influyan negativamente sobre la resistencia a la oscilación del estabilizador 1.

En el ejemplo de ejecución de un estabilizador 1, representado de acuerdo con la invención, se ha aumentado mediante carburación de los contenidos de carbono de la capa de los bordes de la superficie del estabilizador 1 de tal modo que en la capa de los bordes de la superficie, tanto en la parte interna como así también en la externa, es mayor que en el interior de la pared del estabilizador. De este modo es posible, en especial juntamente con un templado, aumentar la resistencia a la tracción de la capa lateral superficial del estabilizador, en comparación con la resistencia a la tracción del material descarbonizado, en una mitad, preferentemente también en dos tercios.

Al menos en la zona de transición 4, la superficie interna del estabilizador 1 está tratada en forma especial, a saber mediante radiación esférica. Mediante estas medidas, la cantidad de alteraciones de carga admisibles pueden aumentarse nuevamente en un factor de aproximadamente 4.

Claims (7)

1. Estabilizador para vehículos automotores de una sección transversal aproximadamente redonda, preferentemente redonda circular o anular, preferentemente de forma de anillo circular, que consiste de varios segmentos del estabilizador y está realizado esencialmente en forma de U, o sea, consiste de dos brazos en U (2), un dorso en U (3), estando previstas entre los brazos en U (2) y el dorso en U (3) zonas de transición de forma arqueada (4),

caracterizado porque

en los segmentos esenciales del estabilizador -difiriendo del estabilizador de igual esfuerzo- mediante el aumento del esfuerzo de un dorso en U (3) sometido a esfuerzo por una torsión preponderante mediante la transferencia del trabajo de deformación mecánico de las zonas de transición (4) al dorso en U (3) se realiza una optimización de la resistencia a la oscilación, de modo que exista una resistencia a la oscilación casi igual.

2. Estabilizador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el segmento del estabilizador (5) con tensión de torsión preponderante, el diámetro externo del estabilizador (1) es menor que en el segmento del estabilizador con tensión normal preponderante (6).

3. Estabilizador de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se logra un aumento de la resistencia mediante carburación de la capa de los bordes de la superficie interna y/o externa del estabilizador (1) en especial juntamente con un proceso de templado.

4. Estabilizador de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque mediante carburación de los contenidos de carbono de la capa de los bordes de la superficie del estabilizador (1) se aumenta de tal modo que es superior en la capa de los bordes de la superficie que en el interior del estabilizador (1), o bien, que en el interior de la sección de forma de anillo circular.

5. Estabilizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 con una sección de forma circular, caracterizado porque el espesor de pared en el segmento del estabilizador (5) con tensión de torsión preponderante es menor que en el segmento del estabilizador con tensión normal preponderante (6).

6. Estabilizador de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el diámetro externo en el segmento del estabilizador con tensión de torsión preponderante (5) es menor que en el segmento del estabilizador con tensión normal preponderante (6).

7. Estabilizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 con una sección de forma de anillo circular, caracterizado porque la superficie interna está sometida al menos parcialmente, con preferencia en los sectores de transición (4), a radiación esférica.