ITTO20080521A1 - Traversa per una sospensione posteriore a ponte torcente per autoveicolo e procedimento per la sua fabbricazione - Google Patents

Traversa per una sospensione posteriore a ponte torcente per autoveicolo e procedimento per la sua fabbricazione Download PDF

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Traversa per una sospensione posteriore a ponte torcente per autoveicolo e procedimento per la sua fabbricazione"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a una traversa per una sospensione a ponte torcente per autoveicolo, in particolare per una sospensione posteriore.
Sono note sospensioni a ponte torcente per autoveicolo comprendenti fondamentalmente una traversa centrale e una coppia di bracci longitudinali che sono rigidamente connessi alle opposte estremit? trasversali della traversa e portano elementi di supporto per i fusi delle ruote ed elementi di attacco alla scocca del veicolo. Mentre i bracci longitudinali possono essere considerati componenti rigidi, nel senso che subiscono deformazioni di entit? trascurabile in condizioni di carico normali, la traversa deve invece presentare una certa deformabilit?, in particolare a torsione, per consentire ai bracci longitudinali di ruotare elasticamente l'uno rispetto all'altro intorno all'asse della traversa, cio? intorno a un asse perpendicolare alla direzione di marcia del veicolo.
Dal momento che la lunghezza della traversa ? fondamentalmente imposta dalla specifica applicazione, essendo legata alla carreggiata del veicolo, la rigidezza torsionale della traversa pu? essere modificata per assumere un dato valore di progetto tramite un'opportuna conformazione della sezione trasversale. A tale proposito, le traverse attualmente utilizzate nelle sospensioni a ponte torcente per autoveicolo possono essere classificate in due distinte categorie. Da un lato esistono traverse a sezione aperta costituite da una trave in lamiera che ? generalmente ottenuta per stampaggio o altro procedimento di deformazione plastica e presenta una sezione trasversale con un profilo di varia forma, ad esempio a forma di C, U, V od ?. Dall'altro lato esistono traverse a sezione trasversale chiusa costituite da una trave tubolare metallica che viene deformata plasticamente, ad esempio mediante procedimento di idroformatura, per assumere una sezione trasversale di forma predeterminata tale da conferire alla trave le caratteristiche di rigidezza torsionale desiderate.
Quale che sia la forma della sezione trasversale, le traverse attualmente impiegate nelle sospensioni automobilistiche a ponte torcente si estendono generalmente in orizzontale. In altre parole, l'asse della traversa (sia esso rettilineo o curvilineo) giace in un piano sostanzialmente orizzontale. Una tale conformazione della traversa pone problemi di ingombro nel caso in cui le ruote supportate tramite la sospensione a ponte torcente debbano essere ruote motrici. E' il caso ad esempio di una sospensione posteriore a ponte torcente per un autoveicolo a trazione integrale o a trazione posteriore. I summenzionati problemi di ingombro sono legati alla presenza dell'albero di trasmissione che si estende in direzione longitudinale, cio? perpendicolare alla traversa, "incrociando" la traversa stessa.
Per consentire l'impiego di una sospensione a ponte torcente per la sospensione delle ruote posteriori di un autoveicolo a trazione integrale, ? nota dalla domanda di brevetto europeo EP0733501 una sospensione a ponte torcente con una traversa avente almeno una porzione centrale di forma arcuata in maniera tale da essere collocata a un'altezza superiore rispetto alle estremit? trasversali della traversa. L'albero di trasmissione destinato a trasmettere il moto alle ruote posteriori pu? quindi passare al di sotto della porzione centrale arcuata della traversa senza interferire con quest'ultima. Secondo tale soluzione nota, la traversa ? costituita da un singolo pezzo con sezione trasversale aperta a forma di U e il ponte torcente comprende inoltre una coppia di fazzoletti di rinforzo atti a rinforzare il collegamento fra le estremit? della traversa e i bracci longitudinali.
Inoltre, dalla domanda di brevetto europeo EP1080954 ? nota una traversa per una sospensione posteriore a ponte torcente per autoveicolo ottenuta per deformazione a freddo di un tubo di acciaio. La traversa include una porzione centrale con sezione a doppia parete a forma sostanzialmente di U, una coppia di porzioni di estremit? con sezione circolare corrispondente a quella del semilavorato tubolare di partenza e una coppia di porzioni intermedie che raccordano la porzione centrale alle rispettive porzioni di estremit? e che presentano una sezione trasversale la cui forma varia in modo continuo fra quella circolare all'estremit? trasversalmente esterna a quella a U all'estremit? trasversalmente interna.
Scopo della presente invenzione ? fornire una traversa per una sospensione posteriore a ponte torcente per autoveicolo che possa essere realizzata a basso costo e che garantisca allo stesso tempo elevate prestazioni in termini di comportamento dinamico e di resistenza meccanica.
Tale scopo ? raggiunto secondo l'invenzione grazie a una traversa per una sospensione a ponte torcente per autoveicolo avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 1.
Secondo un altro aspetto dell'invenzione, il suddetto scopo ? raggiunto grazie a un procedimento per la fabbricazione di una traversa per una sospensione a ponte torcente per autoveicolo avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 9.
In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare una traversa costituita da un singolo tubo in acciaio opportunamente sagomato e schiacciato almeno nella sua porzione centrale in modo da avere al centro una sezione trasversale di forma tale da conferire alla traversa la necessaria rigidezza torsionale, la traversa avendo porzioni di estremit? allargate, cio? di perimetro maggiore rispetto alla porzione centrale, per il collegamento della traversa con i bracci longitudinali del ponte torcente. L'entit? dell'aumento del perimetro delle porzioni di estremit? rispetto alla porzione centrale ? preferibilmente almeno del 10%. Grazie a ci?, si ottiene un aumento della resistenza meccanica in corrispondenza della zona di giunzione della traversa ai bracci longitudinali. Inoltre, risulta incrementata la rigidezza torsionale della zona di attacco fra traversa e bracci longitudinali ed ? quindi possibile trasmettere un momento torcente maggiore. In aggiunta, dal momento che le porzioni di estremit? della traversa presentano un momento d'inerzia maggiore, si ottiene un aumento della rigidezza del ponte torcente sotto carichi laterali.
Le porzioni di estremit? della traversa possono avere sezione trasversale di forma non simmetrica rispetto all'asse della traversa.
La traversa pu? essere o di forma diritta o di forma arcuata, cio? avere una porzione centrale posta a un'altezza pi? elevata rispetto alle porzioni di estremit?. In questo secondo caso, la traversa pu? essere vantaggiosamente utilizzata per un ponte torcente posteriore destinato a un autoveicolo a trazione posteriore o integrale, potendo l'albero di trasmissione passare al di sotto della porzione centrale arcuata della traversa senza interferire con quest'ultima.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
le figure 1 e 2 sono viste prospettiche da angolazioni diverse di un ponte torcente per una sospensione posteriore di un autoveicolo avente una traversa secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;
la figura 3 ? una vista frontale della traversa del ponte torcente delle figure 1 e 2; la figura 4 ? una vista laterale della traversa della figura 3;
la figura 5 ? una vista dall'alto che mostra in dettaglio una porzione di estremit? laterale della traversa della figura 3;
la figura 6A ? una vista in sezione della traversa della figura 3 secondo la linea A-A di tale figura;
la figura 6B ? una vista in sezione della traversa della figura 3 secondo la linea B-B di tale figura;
la figura 6C ? una vista in sezione della traversa della figura 3 secondo la linea C-C di tale figura; e
la figura 6D ? una vista in sezione della traversa della figura 3 secondo la linea D-D di tale figura.
Nella descrizione e nelle rivendicazioni che seguono, termini quali "longitudinale" e "trasversale", "interno" ed "esterno", "anteriore" e "posteriore", "superiore" e "inferiore" ecc. sono da intendersi riferiti alla condizione di montaggio della traversa su autoveicolo.
Con riferimento inizialmente alle figure 1 e 2, un ponte torcente per una sospensione di un autoveicolo, in particolare per una sospensione posteriore, ? complessivamente indicato con 10 e comprende fondamentalmente una traversa centrale 12 cedevole a torsione e una coppia di bracci longitudinali 14 rigidamente connessi ciascuno a una rispettiva estremit? laterale della traversa 12. I bracci longitudinali 14 portano rispettivi organi portaruota 16, rispettive sedi boccola 18 per il collegamento articolato del ponte torcente 10 alla scocca del veicolo (non mostrata), rispettivi piattelli 20 per il supporto delle molle (non mostrate), nonch? rispettivi organi di attacco 22 per gli ammortizzatori (anch'essi non mostrati).
Con riferimento ora anche alle figure dalla 3 alla 5, nella forma di realizzazione illustrata la traversa 12 presenta una conformazione arcuata, in altre parole il suo asse si estende non lungo una linea retta ma lungo una linea arcuata con concavit? rivolta verso il basso, in maniera tale per cui la porzione centrale della traversa risulta posizionata a un'altezza maggiore rispetto alle opposte estremit? trasversali della traversa stessa. La centinatura della traversa 12, vale a dire la distanza verticale fra il centro e le estremit? della traversa, pu? assumere valori significativi, preferibilmente maggiori di 100 mm, ma all'occorrenza anche maggiori di 140 mm. In questo modo, ? possibile utilizzare il ponte torcente 10 anche per una sospensione posteriore di un autoveicolo a trazione posteriore o integrale, dal momento che l'albero di trasmissione pu? passare al disotto della porzione centrale della traversa 12, senza che vi siano quindi problemi di interferenza con la traversa stessa.
Secondo una variante di realizzazione non illustrata, la traversa 12 pu? essere di forma diritta, il suo asse estendendosi orizzontalmente in direzione trasversale.
La traversa 12 ? vantaggiosamente costituita da un singolo tubo in acciaio, ad esempio in acciaio alto-resistenziale microlegato (laminato a freddo o a caldo), in acciaio alto-resistenziale multifasico (laminato a freddo o a caldo), in acciaio alto-resistenziale bifasico (quale l'acciaio DP600), in acciaio alto-resistenziale ferritico-bainitico o in acciaio inossidabile altolegato al cromo. La traversa 12 ? ottenuta schiacciando e sagomando opportunamente il tubo in acciaio in modo da presentare una porzione centrale 12a con sezione trasversale della forma desiderata, scelta e dimensionata in maniera tale da conferire alla traversa la rigidezza torsionale richiesta. La sezione trasversale della porzione centrale 12a pu? indifferentemente essere aperta, ad esempio a forma sostanzialmente di ? (come illustrato nella figura 6D), U, C o V, o chiusa, ad esempio a forma di stella o di ellisse. Inoltre, la traversa 12 presenta una coppia di porzioni di estremit? trasversalmente opposte 12b (la cui sezione trasversale ? mostrata nella figura 6A) per il collegamento della traversa 12 con i bracci longitudinali 14, e una coppia di porzioni di raccordo 12c che raccordano ciascuna la rispettiva porzione di estremit? 12b alla porzione centrale 12a e che presentano una sezione trasversale progressivamente pi? schiacciata dall'estremit? trasversalmente esterna, la cui sezione trasversale ? mostrata nella figura 6B, all'estremit? trasversalmente interna, la cui sezione trasversale ? mostrata nella figura 6C.
Secondo l'invenzione, le porzioni di estremit? 12b presentano un perimetro maggiore rispetto al perimetro del tubo a partire dal quale ? ottenuta la traversa 12, ovvero rispetto al perimetro della porzione centrale 12a. L'entit? dell'allargamento del perimetro della sezione trasversale delle porzioni di estremit? 12b ? preferibilmente almeno del 10%. Tale allargamento consente di aumentare la resistenza meccanica in corrispondenza della zona di giunzione della traversa ai bracci longitudinali 14. Inoltre, risulta incrementata la rigidezza torsionale della zona di attacco fra traversa e bracci longitudinali ed ? quindi possibile trasmettere un momento torcente maggiore. In aggiunta, dal momento che le porzioni di estremit? allargate 12b presentano un momento d'inerzia maggiore, si ottiene un aumento della rigidezza del ponte torcente 10 sotto carichi laterali. A questo proposito, ? anche possibile realizzare porzioni di estremit? allargate 12b aventi sezione trasversale di forma non simmetrica rispetto all'asse della traversa 12.
Come osservabile in particolare nella figura 5, le porzioni di estremit? allargate 12b della traversa 12 formano ciascuna almeno una coppia di lembi di giunzione 24, rispettivamente superiore e inferiore (solo quello superiore ? mostrato), per il collegamento della traversa 12 ai bracci longitudinali 14 mediante saldatura.
La traversa 12 ? vantaggiosamente ottenibile mediante un procedimento di fabbricazione comprendente fondamentalmente i seguenti passi: a) taglio di un tubo di acciaio di diametro opportuno alla lunghezza desiderata;
b) preformatura del tubo in modo da conferire ad esso la centinatura richiesta;
c) presagomatura della sezione del tubo;
d) assestamento del tubo;
e) allargamento e calibratura delle porzioni di estremit? del tubo, in misura tale per cui queste presentino una seziona traversale di perimetro maggiore rispetto a quella del tubo;
f) trattamento termico del tubo;
g) calibratura del tubo; e
h) taglio definitivo del tubo mediante utensile da taglio idraulico.
L'ordine in cui vengono eseguiti i diversi passi sopra elencati pu? essere diverso rispetto a quello sopra riportato. Ad esempio l'allargamento della porzioni di estremit? della traversa pu? essere eseguito prima di conferire alla traversa la centinatura richiesta.
Inoltre, nel caso di una traversa di forma diritta, anzich? arcuata, viene ovviamente a mancare il passo b).
Naturalmente, fermo restando il principio del invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo fuoriuscire dall'ambito del invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Traversa (12) per una sospensione a ponte torcente (10) per autoveicolo, in particolare per una sospensione posteriore, la traversa essendo costituita da un singolo tubo in acciaio opportunamente sagomato in modo da presentare una porzione centrale (12a) con una sezione trasversale di forma predeterminata, tale da conferire alla traversa la rigidezza torsionale richiesta, e una coppia di porzioni di estremit? (12b) per il collegamento della traversa (12) con rispettivi bracci longitudinali (14) del ponte torcente (10), caratterizzata dal fatto che le porzioni di estremit? (12b) presentano una sezione trasversale di perimetro maggiore rispetto a quella della porzione centrale (12a).
  2. 2. Traversa secondo la rivendicazione 1, in cui il perimetro della sezione trasversale delle porzioni di estremit? (12b) ? almeno del 10% maggiore rispetto a quello della sezione trasversale della porzione centrale (12a).
  3. 3. Traversa secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la sezione trasversale delle porzioni di estremit? (12b) ? di forma non simmetrica rispetto all'asse della traversa (12).
  4. 4. Traversa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, presentante una forma arcuata tale per cui la porzione centrale (12a) ? posta nella condizione di montaggio a un'altezza superiore rispetto alle porzioni di estremit? (12b).
  5. 5. Traversa secondo la rivendicazione 4, presentante una centinatura maggiore di 100 mm.
  6. 6. Traversa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, fatta di un materiale scelto dal gruppo comprendente: - acciaio alto-resistenziale microlegato, laminato a freddo o a caldo, - acciaio alto-resistenziale multifasico, laminato a freddo o a caldo, - acciaio alto-resistenziale bifasico, - acciaio alto-resistenziale ferriticobainitico, e - acciaio inossidabile altolegato al cromo.
  7. 7. Traversa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una coppia di porzioni di raccordo (12c) che raccordano ciascuna una rispettiva porzione di estremit? (12b) alla porzione centrale (12a) e che presentano una sezione trasversale progressivamente pi? schiacciata dall'estremit? trasversalmente esterna all'estremit? trasversalmente interna.
  8. 8. Sospensione a ponte torcente per autoveicolo, in particolare sospensione posteriore, comprendente una traversa (12) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e una coppia di bracci longitudinali (14) rigidamente connessi alle opposte estremit? trasversali della traversa (12).
  9. 9. Procedimento per la fabbricazione di una traversa (12) per una sospensione a ponte torcente (10) per autoveicolo, in particolare per una sospensione posteriore, il procedimento comprendendo i passi di: a) tagliare un tubo in acciaio di diametro opportuno alla lunghezza desiderata; b) sagomare la porzione centrale (12a) del tubo in modo che abbia una sezione trasversale di forma predeterminata; e c) allargare le porzioni di estremit? (12b) del tubo in modo che esse presentino una sezione trasversale di perimetro maggiore rispetto a quello della porzione centrale (12a).
  10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui al passo c) viene prodotto un aumento del perimetro della sezione trasversale delle porzioni di estremit? (12b) in misura almeno del 10%.
  11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui al passo c) viene conferita alla sezione trasversale delle porzioni di estremit? (12b) una forma non simmetrica rispetto all'asse della traversa (12).
  12. 12. Procedimento secondo una della rivendicazioni dalla 9 alla 11, comprendente inoltre il passo di: d) conferire alla traversa (12) una forma arcuata tale per cui la porzione centrale (12a) ? posta nella condizione di montaggio a un'altezza superiore rispetto alle porzioni di estremit? (12b).
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