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Title:
EQUIPMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A VEHICLE AXLE AND VEHICLE AXLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/257904
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention discloses a solution to the problem of manufacturing vehicle axles with reduced diameters and greater thicknesses, such that the solution of the present invention describes means for manufacturing a cylinder from sheet, and also said cylinder made from sheet and the use thereof for a vehicle axle. Specifically, the present invention comprises equipment for manufacturing a vehicle axle that makes it possible to manufacture cylinders from sheet with a uniform thickness and a circular cross-section. In addition, the present invention discloses a method for manufacturing a vehicle axle and a vehicle axle made from sheet. The present invention pertains to the fields of automotive engineering, vehicle design, road implements, mechanical engineering and industrial production.

Inventors:
MALACARNE RODRIGO (BR)
PASQUALOTTO LEANDRO (BR)
CARRARO EDUARDO (BR)
Application Number:
PCT/BR2020/050231
Publication Date:
December 30, 2020
Filing Date:
June 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
RANDON S A IMPLEMENTOS E PARTICIPACOES (BR)
International Classes:
B21C37/08; B21D5/00; B21D22/02
Domestic Patent References:
WO1999067037A11999-12-29
Foreign References:
JP2003053455A2003-02-26
CN104174693A2014-12-03
CN101905409A2010-12-08
JP2007007682A2007-01-18
CN109092972A2018-12-28
CN207204966U2018-04-10
CN109807216A2019-05-28
CN104373416A2015-02-25
US20130186165A12013-07-25
CN102205372A2011-10-05
Attorney, Agent or Firm:
REMER VILLAÇA & NOGUEIRA ASSESSORIA E CONSULTORIA DE PROP. INTELECTUAL S/S LTDA (BR)
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Claims:
Reivindicações

1. Equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa (16a) caracterizado por compreender ao menos uma ferramenta de estampo (10) que compreende:

a. uma primeira região (13) de estampagem;

b. uma segunda região (14) de estampagem;

c. ao menos um macho (1 1 ) de modelagem; e

d. ao menos um dispositivo (12) de posicionamento do macho (1 1 ) de modelagem;

em que,

a chapa (16a) é posicionada entre a primeira região (13) e a segunda região (14) de estampagem;

o macho (11 ) de modelagem é posicionado junto à chapa (16a) por meio do dispositivo (12);

ao menos uma das regiões de estampagem (13 e/ou 14) é associável a ao menos um equipamento de fornecimento de energia; e

a primeira região (13) e a segunda região (14) são móveis uma em relação à outra, em que ao menos uma transfere uma porção de energia para a chapa (16a).

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelas regiões de estampagem (13), (14) e o macho (11 ) compreenderem rugosidade, ressaltos e cavidades projetados em função do material e da geometria da chapa (16a).

3. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 2, caracterizado pela chapa (16a) compreender um formato de pré-moldagem, denominado chapa pré-dobrada (16b), moldada através da energia transferida à chapa (16a), de modo que o macho (1 1 ) é posicionado pelo dispositivo (12) na direção axial na chapa pré-dobrada (16b).

4. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo cilindro (15) fabricado pelo presente equipamento, resultante da chapa pré-dobrada (16b), compreender espessura homogénea ao longo de seu comprimento, secção transversal circular e por compreender uma relação diâmetro/espessura em uma faixa entre 1 a 50.

5. Processo de fabricação de eixo veicular a partir de chapa (16a) caracterizado por compreender ao menos as etapas de:

a. posicionamento de ao menos uma chapa (16a) em um equipamento de fabricação de eixo veicular;

b. ao menos uma pré moldagem da chapa (16a) por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular, formando uma chapa pré-dobrada (16b);

c. associação de ao menos um macho (1 1 ) a uma chapa pré- dobrada (16b) em uma direção X;

d. ao menos uma estampagem da chapa pré-dobrada (16b) por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular, formando um cilindro (15);

e. retirada de ao menos um macho (1 1 ) do interior do cilindro (15); e f. retirada de cilindro (15) do interior do equipamento de fabricação de eixo veicular.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender ao menos uma etapa de finalização do cilindro (15).

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5 a 6, caracterizado pela etapa de finalização do cilindro (15) compreender ao menos uma subetapa entre:

a. nivelamento da superfície do cilindro (15);

b. lixamento do cilindro (15);

c. retirada de impurezas; e

d. revestimento do cilindro (15).

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5 a 7, caracterizado por compreender ao menos duas etapas de pré moldagem subsequentes, de modo que:

a. a chapa (16a) plana recebe uma pré moldagem, formando uma chapa com secção transversal em formato aproximado de um“C”; e b. a chapa em“C” recebe uma pré moldagem, formando uma chapa com secção transversal em formato aproximado de um“U”, denominada chapa pré-dobrada (16b).

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5 a 8, caracterizado pela etapa de finalização do cilindro (15) compreender união permanente das laterais próximas ou em contato do cilindro (15) por meio de soldagem.

10. Eixo veicular caracterizado por compreender ao menos um cilindro (15) fabricado a partir de chapa (16a) por meio de ao menos um equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa conforme definido em ao menos uma das reivindicações de 1 a 4 e/ou fabricado através de um processo de fabricação de eixo veicular a partir de chapa conforme definido em ao menos uma das reivindicações de 5 a 9.

Description:
Relatório Descritivo de Patente de Invenção

EQUIPAMENTO E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE Eixo VEICULAR E EIXO VEICULAR

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção descreve uma solução para as várias dificuldades de produção de eixos veiculares por meio de chapas planas, onde a solução da presente invenção compreende um equipamento para fabricação de eixo veicular que permite a fabricação de cilindros a partir de chapa com espessura homogénea e secção transversal circular, um processo de fabricação de cilindros a partir de chapa para eixos veiculares e um eixo veicular fabricado a partir de chapa, mais especificamente nos campos de conformação mecânica, veículos comerciais, veículos de transporte de carga, implementos rodoviários, engenharia mecânica e produção industrial.

Antecedentes da Invenção

[0002] Com o desenvolvimento da indústria de veículos comerciais, são constantes as buscas por melhorias em sua segurança e produtividade. Os eixos veiculares devem ser passíveis de produção de acordo com a demanda e com alto grau de confiabilidade, sendo um dos componentes fundamentais de um veículo, responsáveis por sustentar cargas severas e esforços multidirecionais durante sua utilização.

[0003] Atualmente no mercado existem diversos tipos de vigas, como por exemplo, tubos de aço com costura e sem costura. Os tubos de aço sem costura são produzidos por processos mecânicos onerosos, como a laminação, extrusão ou trefilação. Esses processos, além de demandarem grandes investimentos em maquinários, costumam ocasionar também em grande variação na espessura da parede do tubo, não havendo uniformidade circunferencial nem tampouco longitudinal.

[0004] Já os tubos de aço com costura possuem um controle um pouco maior da espessura da parede do tubo, reduzindo seu peso. Entretanto, há poucos fornecedores no mercado, pois sua fabricação é bastante onerosa (cara e demorada) e, normalmente, são produzidos com diâmetros muito grandes, para aplicações como, por exemplo, gasodutos, não sendo destinados a diâmetros médios, como eixos veiculares. Diante destes problemas, surge a necessidade de desenvolver equipamentos e processos de produção de tubos de aço que supram as deficiências aqui apresentadas.

[0005] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema.

[0006] O documento JP2003053455 apresenta um processo e equipamento de fabricação de tubos a partir de chapas por estampagem ao fazer uso de um macho cilíndrico que permanece interno à peça e uma matriz inferior, onde estes promovem uma pré-moldagem da chapa em U. Em seguida, uma matriz superior estampa a chapa na geometria cilíndrica e suas extremidades próximas ou em contato são, então, soldadas formando assim um tubo. Entretanto, o tubo resultante do processo do presente documento JP2003053455 compreende diâmetro e espessura bastante reduzidos, onde sua relação diâmetro/espessura é em torno de 100. Desta forma, JP2003053455 é destinado à fabricação de tubos de pequeno diâmetro, como canos, não permitindo a fabricação de tubos a partir de chapas de maior espessura, como tubos de relação diâmetro/espessura menor ou igual a 50.

[0007] O documento US2013186165 apresenta um equipamento para produção seriada de tubos a partir de chapas, onde o equipamento é dividido em duas regiões, sendo que a primeira região compreende um punção que promove uma dobra da chapa em U ao ser deslocado contra a parte inferior da matriz e, na segunda região, a peça é dobrada em U vinda da primeira região recebe um macho cilíndrico em seu interior, sendo então promovida a conformação da peça em formato cilíndrico. Assim como no documento JP2003053455, o tubo fabricado através do documento US2013186165 é de pequeno diâmetro, não permitindo alcançar a solução de fabricação de tubos a partir de chapas de maior espessura, como tubos de relação diâmetro/espessura menor ou igual a 50. Além disso, US2013186165 realiza o posicionamento do macho de maneira radial, sendo esta mais demorada ao processo do que o posicionamento axial proposto pela presente invenção.

[0008] O documento CN102205372 apresenta uma máquina para fabricação de tubos a partir de chapas metálicas por meio de estampagem, onde a chapa é inserida na máquina, a parte móvel de sua matriz move-se contra a chapa, conformando-a em torno de um macho cilíndrico, promovendo sua pré-dobra. Em seguida, este conjunto todo se movimenta para a parte fixa da matriz conformando, assim, a peça no formato cilíndrico. O macho cilíndrico é rotacionado por meio de um motor para homogeneizar o tubo formado. A máquina do documento CN102205372 não apresenta uma solução para fabricação de tubos com relação espessura/diâmetro menor ou igual a 50, não sendo possível a fabricação devido aos esforços envolvidos neste processo e, ainda que fosse possível, a baixa durabilidade da ferramenta tornaria o processo inviável financeiramente.

[0009] O documento US6782921 apresenta um processo de fabricação de cilindro a partir de chapa, seguindo uma série de etapas de pré-dobra como: a chapa ser dobrada em C, depois a peça em C ser dobrada em U, a peça em U ser dobrada em O, suas extremidades próximas ou em contato são soldadas para formar o tubo e então, por fim, é feita a expansão do tubo de modo a homogeneizar o tubo fabricado. Entretanto, para tubos compridos e tubos de diâmetro interno pequeno em relação à sua espessura (ou seja, tubos com relação diâmetro/espessura menor ou igual a 50), não seria possível realizar a soldagem internamente e externamente. Além disso, expandir um tubo com relação diâmetro/espessura menor ou igual a 50 após ser conformado e soldado buscando modificar sua geometria precisaria de uma pressão excessivamente alta sendo este, então, um processo inviável. Quanto menor a relação diâmetro/espessura, mais inviável seria a solução proposta por US6782921.

[0010] O documento W02020017955 apresenta um método de fabricação de um eixo de suspensão para veículos pesados a partir de um tubo cilíndrico estampado, feito de chapa. O presente documento W02020017955 descreve uma pré-dobra em C, uma dobra final e soldagem de abas formadas. Entretanto, a solução apresentada pelo documento W02020017955 possui dificuldade expressiva e de alto custo, uma vez que demanda conformação considerável em uma borda longa e espessa de chapa, além da soldagem interna que os equipamentos presentes do estado da técnica não apresentam suficiente qualidade na solda para a aplicação.

[0011] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

[0012] Dessa forma, é possível observar os constantes problemas do estado da técnica, que é o elevado preço para produção de tubos metálicos com pequena relação diâmetro/espessura, sendo que para a fabricação de eixos veiculares esta é necessária, sendo maior a complexidade e o investimento em maquinário quanto menor a relação diâmetro/espessura. Ainda, é visível a baixa disponibilidade no mercado e a dificuldade em controlar a homogeneidade da espessura e da secção transversal do cilindro de aço na atualidade.

Sumário da Invenção

[0013] Dessa forma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica a partir de um eixo veicular feito a partir de chapa, equipamento e processo para sua fabricação, de modo que sua geometria é projetada e apropriada para suportar todos os esforços da aplicação severa de eixos veiculares de veículos comerciais, além do processo de fabricação do dito eixo veicular permitir fabricação rápida e segura com demanda energética reduzida, o que ocasiona em aumento na eficiência na fabricação dos eixos veiculares, além de precisão geométrica. Ademais, na fabricação do eixo, é associado um macho no interior do tubo para modelamento durante a estampagem, de modo que a geometria da ferramenta utilizada é projetada em função da espessura e material da chapa, prevenindo que haja distorção da geometria do eixo em função da elasticidade da peça após cessada a aplicação de força pelo equipamento durante a fabricação, resultando em homogeneidade da espessura do cilindro e secção transversal circular, resolvendo assim problemas das antecedentes.

[0014] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa compreendendo ao menos uma ferramenta de estampo que compreende: uma primeira região de estampagem; uma segunda região de estampagem; ao menos um macho de modelagem; e ao menos um dispositivo de posicionamento do macho de modelagem; em que, a chapa é posicionada entre a primeira região e a segunda região de estampagem; o macho de modelagem é posicionado junto à chapa por meio do dispositivo; ao menos uma das regiões de estampagem é associável a ao menos um equipamento de fornecimento de energia; e a primeira região e a segunda região são móveis uma em relação à outra, em que ao menos uma transfere uma porção de energia para a chapa.

[0015] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um processo de fabricação de eixo veicular a partir de chapa compreendendo ao menos as etapas de: posicionamento de ao menos uma chapa em um equipamento de fabricação de eixo veicular; ao menos uma pré moldagem da chapa por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular, formando uma chapa pré-dobrada; associação de ao menos um macho a uma chapa pré-dobrada em uma direção X; ao menos uma estampagem da chapa pré-dobrada por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular, formando um cilindro; retirada de ao menos um macho do interior do cilindro; e retirada de cilindro do interior do equipamento de fabricação de eixo veicular.

[0016] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um eixo veicular compreendendo cilindro fabricado a partir de chapa por meio de ao menos um equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa e/ou fabricado através de um processo de fabricação de eixo veicular a partir de chapa.

[0017] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[0018] São apresentadas as seguintes figuras:

[0019] A figura 1 mostra uma concretização de uma ferramenta de estampo (10) do equipamento de fabricação de eixo veicular da presente invenção, onde o dispositivo (12) está em estado fechado e são evidenciadas a primeira região (13) e a segunda região (14) da ferramenta de estampo (10).

[0020] A figura 2 mostra uma concretização da ferramenta de estampo (10) do equipamento de fabricação de eixo veicular da presente invenção, onde os dispositivos laterais (12) estão em estado aberto e são evidenciados os machos (1 1 ) para moldagem de cilindro (15) a partir de chapa pré-dobrada (16b) metálica, bem como a primeira região (13) e a segunda região (14) da ferramenta de estampo (10).

[0021] A figura 3 mostra uma concretização do eixo veicular da presente invenção, onde é ilustrado o cilindro (15) a partir de chapa (16a) associável a um sistema de freio, suspensão e rodas. Vale ressaltar que o tubo fabricado pela presente invenção é aplicável a diversos modelos de eixos e associável a diversos componentes além do ilustrado na figura 3.

[0022] A figura 4 mostra uma concretização do cilindro (15) a partir de chapa metálica da presente invenção após as etapas do processo de fabricação da presente invenção, incluindo etapas de finalização.

[0023] A figura 5 mostra uma concretização da pré moldagem da chapa (16a) metálica, formando uma chapa com secção transversal em formato aproximado de um“C”.

[0024] A figura 6 mostra uma concretização da pré-dobragem da chapa pré-dobrada (16b), onde a chapa pré-dobrada (16b) tem suas extremidades dobradas e sua base arredondada, adquirindo um formato aproximado de um “U”, preparando-a para a etapa de estampo da presente invenção.

[0025] A figura 7 mostra uma concretização de um dispositivo de posicionamento de backing da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0026] As descrições que se seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido de patente.

[0027] Na fabricação de tubos cilíndricos são utilizados métodos de conformação mecânica levando em consideração grandes diâmetros e pequenas espessuras. Para a fabricação de eixos veiculares, onde sua razão diâmetro/espessura é expressivamente menor, os métodos e equipamentos antecedentes à presente invenção não permitem sua fabricação com as qualidades estrutural e geométrica necessárias e/ou demandam investimento de maquinário e energia que tornariam sua produção industrialmente inviável.

[0028] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa compreendendo ao menos uma ferramenta de estampo que compreende: uma primeira região de estampagem; uma segunda região de estampagem; ao menos um macho de modelagem; e ao menos um dispositivo de posicionamento do macho de modelagem; em que, a chapa é posicionada entre a primeira região e a segunda região de estampagem; o macho de modelagem é posicionado junto à chapa por meio do dispositivo; ao menos uma das regiões de estampagem é associável a ao menos um equipamento de fornecimento de energia; e a primeira região e a segunda região são móveis uma em relação à outra em função da energia recebida do equipamento de fornecimento de energia, transferindo ao menos uma parte da dita energia para a chapa.

[0029] As regiões de estampagem (13), (14) e o macho (1 1 ) compreendem rugosidade, ressaltos e cavidades projetados em função do material e da geometria da chapa (16a). Em virtude da espessura da chapa (16a) e do material da mesma, a geometria da ferramenta da presente invenção é projetada a fim de considerar a elasticidade do material, de modo que após a sua fabricação, quando o material sofre um leve retorno devido à sua elasticidade, a geometria final é a geometria desejada, graças à combinação de rugosidade, ressaltos e cavidades da presente invenção.

[0030] Em uma concretização, a ferramenta de estampo (10) compreende dois machos (1 1 ) de modelagem e dois dispositivos laterais (12) posicionados longitudinalmente opostos um ao outro ao longo da direção X, de modo que os dispositivos laterais (12) se movem na direção X, direção axial do cilindro (15), movendo axialmente os machos (1 1 ) para o interior da ferramenta de estampo (10) ou retirando os machos (11 ) do interior da ferramenta de estampo (10). O movimento axial dos machos (11 ) da presente invenção resulta em grande ganho de produtividade, reduzindo o tempo de execução do processo, sendo essa uma das principais características que o diferencia dos antecedentes, visto que o macho é posicionado radialmente nas anterioridades.

[0031] Em uma concretização, o equipamento de fabricação de eixo veicular compreende dois dispositivos (12), onde um dispositivo (12) compreende mobilidade e o outro dispositivo (12) é inerte. Em outra concretização, os dois dispositivos (12) compreendem mobilidade em direção ao eixo X ilustrado na figura 1. Em outra concretização, os dois dispositivos (12) possuem estado inerte.

[0032] Em uma concretização, o dispositivo (12) compreende posicionamento do macho (1 1 ) no equipamento lateralmente. Em outra concretização, o dispositivo (12) compreende posicionamento do macho (1 1 ) no equipamento pela região frontal e/ou posterior. Em uma concretização onde é utilizada uma combinação de dispositivos (12), o posicionamento do macho (1 1 ) é lateral. Em uma concretização onde é utilizada uma combinação de dispositivos (12), o posicionamento do macho (1 1 ) é frontal e/ou posterior.

[0033] A chapa (16a) compreende pré moldagem por meio da energia transferida pelo equipamento da presente invenção. Após pré moldagem, o macho (11 ) é posicionado axialmente no interior da chapa pré-dobrada (16b). Em uma concretização, o equipamento de fornecimento de energia é uma prensa, onde a prensa transfere energia para a ferramenta da presente invenção e esta energia é transferida à chapa, aplicando pressão na mesma e promovendo sua conformação mecânica. Em uma concretização, a ferramenta de estampo (10) do equipamento de fabricação de eixo veicular é associável a ao menos uma prensa, onde a primeira região (13) da ferramenta de estampo (10) é associável ao martelo da prensa e a segunda região (14) da ferramenta de estampo (10) é associável à mesa da prensa.

[0034] Para fins da presente invenção, o termo posicionado axialmente refere-se ao posicionamento do macho (1 1 ) na direção do eixo axial da chapa (16b), ou seja, na direção do eixo axial onde será formado o cilindro (15) e, posteriormente, o eixo veicular, sendo esta a direção X ilustrada nas figuras 1 e 2.

[0035] Para fins da presente invenção, pré moldagem é uma etapa de preparo que antecede a fabricação de um material por meio de moldagem e compreende a moldagem de ao menos uma chapa (16a) metálica de forma que suas extremidades fiquem dobradas, facilitando as etapas subsequentes, reduzindo a demanda energética e o desgaste do ferramental.

[0036] O cilindro (15) resultante da chapa pré-dobrada (16b), fabricados pelo equipamento da presente invenção, compreende espessura homogénea ao longo de seu comprimento, secção transversal circular constante ao longo de seu comprimento. O cilindro (15) só pode alcançar espessura homogénea ao longo de seu comprimento e secção transversal circular graças à geometria e componentes do equipamento da presente invenção. [0037] O cilindro (15) fabricado pela presente invenção compreende uma relação diâmetro/espessura em uma faixa entre 1 a 50. Em uma concretização, a relação diâmetro/espessura do cilindro (15) é uma faixa entre 1 a 30. Em uma concretização, a relação diâmetro/espessura do cilindro (15) fabricado pela presente invenção é menor ou igual a 20. A combinação da geometria do macho (1 1 ) e das regiões (13, 14) da presente invenção, bem como a utilização de pré-dobra e de posicionamento axial do macho (11 ) são as características técnicas fundamentais que permitem a fabricação de um cilindro (15) com baixa relação diâmetro/espessura, como uma relação menor ou igual a 50.

[0038] Para fins da presente invenção, espessura homogénea descreve uma espessura aproximadamente constante, de modo que, pode apresentar pequenas irregularidades, desconsideráveis, uma vez que não afetam estruturalmente ou geometricamente o eixo veicular da presente invenção. Dessa forma, a espessura e a seção transversal do eixo da presente invenção podem ser considerados constantes ao longo de seu comprimento.

[0039] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um processo de fabricação de eixo veicular a partir de chapa (16a) compreendendo ao menos as etapas de: posicionamento de ao menos uma chapa (16a) em um equipamento de fabricação de eixo veicular; ao menos uma pré moldagem da chapa (16a) por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular; associação de ao menos um macho (1 1 ) a uma chapa pré-dobrada (16b) em uma direção X; estampagem da chapa pré-dobrada (16b) por meio de fornecimento de energia conduzida pelo equipamento de fabricação de eixo veicular, formando um cilindro (15); retirada de ao menos um macho (11 ) do interior do cilindro (15); e retirada de cilindro (15) do interior do equipamento de fabricação de eixo veicular.

[0040] A etapa de pré moldagem compreende ao menos duas etapa de pré moldagem subsequentes, de modo que é realizada a conformação de uma chapa (16a) plana em uma chapa“C”; e conformação de uma chapa“C” em uma chapa pré-dobrada (16b) em“U”. [0041] Adicionalmente, o processo de fabricação de eixo veicular compreende ao menos uma etapa subsequente de finalização de cilindro (15).

[0042] A etapa de finalização do cilindro (15) compreende reforço por soldagem das laterais próximas ou em contato do cilindro (15). As laterais próximas ou em contato do cilindro (15) são definidas como duas extremidades opostas da chapa (16a), sendo que após a estampagem da chapa (16a) para formação do cilindro (15), duas extremidades ficam próximas ou em contato e as outras duas extremidades permanecem opostas no sentido da direção X.

[0043] A soldagem é feita por ao menos um cordão de solda. Em uma concretização, a união das extremidades opostas da chapa dobrada por soldagem é feita por um único cordão de solda. Em outra concretização, a união é feita por dois cordões de solda. Em uma concretização, é feito mais de um cordão de solda em uma única passagem. A solda não é visível no eixo veicular.

[0044] A etapa de finalização do cilindro (15) compreende ao menos uma subetapa entre: nivelamento da superfície do cilindro (15); lixamento do cilindro (15); retirada de impurezas como graxas; e revestimento do cilindro (15) com pinturas e elementos protetores. Dessa forma, o cordão de solda fica visualmente invisível, garantindo vantagens visuais, comerciais e funcionais ao eixo veicular da presente invenção. Mais especificamente, a subetapa de remoção do excesso de solda através do lixamento é utilizada para melhoria visual, mas principalmente para proporcionar o assentamento adequado de outros componentes de interface ao eixo, como o freio e a suspensão. Em uma concretização, a etapa de lixamento do cilindro (15) compreende ao menos um processo entre usinagem, polimento, ou qualquer outro processo mecânico de remoção do excesso de solda. Em uma concretização, a retirada de impurezas é feita por eletrólise. Em outra concretização, o revestimento do tubo cilíndrico é realizado por meio de tinta.

[0045] As etapas do processo da presente invenção aqui descrito são executadas agrupadas ou não, sequenciadas nesta ordem ou em outra ordem qualquer, de modo que não há influencia negativa no eixo veicular resultante deste processo. Além disso, as etapas de pré-moldagem, pré-dobragem e estampagem não dependem da etapa de finalização do eixo veicular para apresentar um produto de qualidade satisfatória, bem como as etapas de finalização, como a soldagem das extremidades do cilindro (15) não dependem das demais etapas do processo descrito na presente invenção para apresentar um resultado de qualidade satisfatória em soldagem de cilindros com relação diâmetro/espessura menor ou igual a 50.

[0046] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um eixo veicular compreendendo cilindro (15) fabricado a partir de chapa (16a) por meio de ao menos um equipamento de fabricação de eixo veicular conforme definido acima e/ou por ser fabricado através de um processo de fabricação de eixo veicular conforme definido acima.

[0047] Em uma concretização, o eixo da presente invenção é fabricado por meio de ao menos um equipamento de fabricação de eixo veicular a partir de chapa (16a) compreendendo ao menos uma ferramenta de estampo (10) que compreende: uma primeira região (13) de estampagem; uma segunda região (14) de estampagem; ao menos um macho (1 1 ) de modelagem; e ao menos um dispositivo (12) de posicionamento do macho (11 ) de modelagem; em que, a chapa é posicionada entre a primeira região (13) e a segunda região (14) de estampagem; o macho (1 1 ) de modelagem é posicionado junto à chapa por meio do dispositivo (12); ao menos uma das regiões de estampagem (13), (14) é associável a ao menos um equipamento de fornecimento de energia; e a primeira região (13) e a segunda região (14) são móveis uma em relação à outra em função da energia recebida do equipamento de fornecimento de energia, transferindo a dita energia para a chapa (16a), em que o cilindro compreende espessura homogénea ao longo de seu comprimento.

[0048] Em uma concretização, o eixo veicular da presente invenção compreende sistema de rodagem (que corresponde ao cubo de roda, tambor de freio, rolamentos, etc) associado ao cilindro (15) e/ou sistema de freio associado ao cilindro (15) e/ou suspensão associado ao cilindro (15).

[0049] O eixo veicular da presente invenção compreende excelentes propriedades mecânicas como, por exemplo, resistência à fadiga, longa vida útil e possui tempo e custo de produção reduzidos, graças aos objetos da presente invenção.

[0050] Dessa forma, é observado que a presente invenção apresenta um considerável número de melhorias técnicas frente aos antecedentes como, por exemplo: homogeneidade de espessura ao longo do comprimento do cilindro metálico e secção transversal circular, peso e custo de fabricação reduzidos em relação aos antecedentes, uniformidade circunferencial e longitudinal, diminuição de investimentos em maquinário necessário para fabricação, permitindo uma maior disponibilidade no mercado a um menor preço, além de sua aplicação para eixos veiculares poder permitir ao veículo transportar mais carga, já que o peso do eixo pode ser reduzido em relação aos antecedentes.

Exemplos

[0051] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Exemplo 1 - Processo de Fabricação de Eixo Veicular

[0052] É utilizada uma chapa (16a) metálica, onde essa chapa (16a) é posicionada no equipamento de fabricação de eixo veicular como ilustrado na figura 5, onde o dito equipamento está associado a uma prensa.

[0053] A primeira região (13) de estampagem de ao menos uma ferramenta de estampo (10) do equipamento de fabricação de eixo veicular está associada ao martelo da prensa e a segunda região (14) de estampagem está associada à mesa da prensa. Dessa forma, a prensa transfere energia por meio de realização de pressão na chapa (16a) contra a mesa, fazendo com que as extremidades da chapa (16a) fiquem dobradas, de modo que a chapa (16a) compreenda forma de“C” e em seguida é realizada a próxima etapa de moldagem, da qual é aplicada pressão pela prensa através da primeira e segunda partes (13), (14), fazendo a chapa em“C” ter sua base arredondada, como ilustrado na figura 6, adquirindo a forma da chapa pré-dobrada (16b) de formato de“U”.

[0054] Em seguida, posicionam-se dois machos (1 1 ) de moldagem por meio da movimentação de dois dispositivos laterais (12) ao longo da direção X, mudando da posição aberta, como ilustrado na figura 2, para a posição fechada, como ilustrado na figura 1. Em seguida, a parte superior (13) é movida em direção à parte inferior (14), conduzindo para a chapa pré-dobrada (16b) pressão originada da prensa e conformando-a. Após a pressão ser realizada, a chapa pré-dobrada (16b) adquire o formato de chapa dobrada. É então retirada a pressão e são então retirados os machos (1 1 ) por meio dos dispositivos laterais (12), de modo que a elasticidade do material da chapa (16a) faz com que a chapa dobrada se deforme, resultando na geometria do cilindro (15), sendo posteriormente retirado o cilindro (15) do equipamento de fabricação de eixo veicular. Vale ressaltar que a geometria do cilindro (15) apenas adquire espessura homogénea ao longo de seu comprimento longitudinal e secção transversal circular graças à geometria projetada para as partes superior (13) e inferior (14) e para o macho (1 1 ), que compensam a elasticidade do material da chapa (12a).

Exemplo 2 - Finalização de eixo veicular

[0055] É utilizado um cilindro (15) com laterais próximas ou em contato, mas não unidas permanentemente. Na etapa de finalização da presente invenção é realizada a união permanente das laterais próximas ou em contato de um cilindro (15) por meio de soldagem. O cilindro (15) utilizado pode ser fabricado pelas etapas supracitadas ou não, bem como pode ser utilizado um equipamento conforme descrito acima ou não. A origem do cilindro (15) não interfere no resultado satisfatório da soldagem da presente invenção.

[0056] Diversos testes foram realizados de modo a alcançar as vantagens apresentadas pelo processo de soldagem da presente invenção, onde foram utilizadas soldagens por arco submerso e MIG/MAG sem backing. Foi verificado, então, que ao utilizar backing no interior do cilindro (15) logo abaixo do chanfro formado pelo contato ou proximidade das laterais do cilindro (15), não ocorre vazamento do metal de adição da solda para o interior do eixo, permitindo diversas vantagens frente a estas técnicas, de modo que os parâmetros de soldagem foram aprimorados e, assim, a presente invenção permite absorver todas as variações de chanfro. Além disso, obteve-se penetração de 100% na solda, de modo que os testes do eixo veicular formado pelo cilindro (15) finalizado com backing mostraram-se inteiramente satisfatórios.

[0057] Para a etapa de finalização é então posicionado dentro do cilindro (15) um backing por meio de um dispositivo de posicionamento de backing, como ilustrado na figura 7, de modo que o backing é posicionado no dispositivo e então o dispositivo é inserido no interior do tubo. Um mecanismo do dispositivo permite sua expansão, de modo que o backing permanece pressionado contra o interior do cilindro (15), na região do chanfro. Então, as laterais do cilindro (15) são soldadas por um passe em MIG/MAG com dupla tocha, unindo permanentemente as laterais próximas ou em contato do cilindro (15). O cilindro (15) é soldado por uma estação de solda com um cordão de solda único, proveniente de uma única passagem do conjunto com duas tochas alinhadas em sequência. É realizado, então, o acabamento do cilindro (15), fazendo o nivelamento do excesso de solda com a superfície do cilindro (15), lixamento do cilíndrico (15) e limpeza, fazendo com que seu formato fique com espessura homogénea ao longo de seu comprimento longitudinal e secção transversal circular que pode ser considerada constante, como ilustrado na figura 4. O cilindro (15) é então associado a sistemas de freio, sistema de rodagem, suspensão, entre outros, como ilustrado na figura 3, permitindo sua utilização em eixos veiculares de veículos comerciais, como implementos rodoviários. Exemplo 3 - Finalização de eixo veicular com seguidor de junta

[0058] Para fins de exemplificação, um seguidor de juntas é implementado, a fim de fazer com que as tochas variem os parâmetros de soldagem adequando-os às variações dimensionais do chanfro, garantindo assim a qualidade da solda, onde este dito seguidor de juntas compreende um dispositivo eletrónico que opera junto à primeira tocha e/ou junto à segunda e/ou em ambas as tochas na estação de soldagem e realiza a leitura das dimensões do chanfro imediatamente antes da soldagem, ao longo de todo o comprimento do tubo. Dessa forma, tendo então as dimensões conhecidas no instante exato antes da soldagem naquele ponto, o sistema varia os parâmetros de solda conforme necessidade da peça para a perfeita soldagem. O sistema de controle do seguidor de junta é projetado de forma a garantir a solda sempre alinhada ao chanfro, com quantidade suficiente de metal de adição, com fusão adequada, entre outros parâmetros de soldagem. Os eixos veiculares cujo chanfro é medido e identificado como fora dos padrões aceitáveis, o cilindro (15) é refugado sem soldar, promovendo ganhos nos gastos com matéria prima.

[0059] Dessa forma, o processo pode ser resumido como: conforma em “C” depois em “U”, depois em “O”, posicionar os backing no dispositivo de backing, inserir o dispositivo com o backing no interior do “O”, executar a soldagem (esta corresponde a uma única operação, onde o seguidor lê as dimensões do chanfro, a primeira tocha faz um passe e a segunda tocha faz outro passe, mas é executada uma única passagem do conjunto. Em seguida, remove-se o dispositivo do backing de dentro do agora tubo (o backing fica no interior do tubo, pois ficou soldado. Existem backing de cerâmica, cobre, entre outros, que podem ser utilizados, mas são caros e duram pouco e, dessa forma, é utilizado preferencialmente o backing metálico que fica no interior do tubo) e, por fim, faz-se o acabamento no tubo. Assim, para a finalização do cilindro (15), é então posicionado dentro do dito cilindro (15) um backing por meio de um dispositivo de posicionamento de backing como ilustrado na figura 7, de modo que o backing é posicionado no dispositivo e então o dispositivo é inserido no interior do tubo. Um mecanismo do próprio dispositivo permite sua expansão, de modo que o backing permanece pressionado contra o interior do cilindro (15). Então, as laterais do cilindro (15) são soldadas por dois passes em MIG/MAG, unindo permanentemente as laterais próximas ou em contato do cilindro (15). O cilindro (15) é soldado por uma estação de solda com um único cordão de solda. É realizado, então, o acabamento do cilindro (15), fazendo o nivelamento do excesso de solda com a superfície do cilindro (15), lixamento do cilíndrico (15) e limpeza, fazendo com que seu formato fique com espessura homogénea ao longo de seu comprimento longitudinal e secção transversal circular, como ilustrado na figura 4. O cilindro (15) pode então ser associado a sistemas de freio, rodas, suspensão, entre outros, para utilização em eixos veiculares, como ilustrado na figura 3.

Exemplo 4 - Processo de fabricação de eixo veicular compreendendo finalização

[0060] É utilizada uma chapa (16a) metálica, onde essa chapa (16a) é posicionada no equipamento de fabricação de eixo veicular da presente invenção, como ilustrado na figura 5, onde o dito equipamento está associado a uma prensa.

[0061] A primeira região (13) de estampagem de ao menos uma ferramenta de estampo (10) do equipamento de fabricação de eixo veicular está associada ao martelo da prensa e a segunda região (14) de estampagem está associada à mesa da prensa. Dessa forma, a prensa transfere energia por meio de realização de pressão na chapa (16a) contra a mesa, fazendo com que as extremidades da chapa (16a) fiquem dobradas, de modo que a chapa (16a) compreenda forma de“C” e em seguida é realizada a próxima etapa de moldagem, da qual é aplicada pressão pela prensa, fazendo a chapa compreendendo forma de“C” ficar com sua base arredondada como ilustrado na figura 6, adquirindo a forma de chapa pré-dobrada (16b) de forma de“U”.

[0062] Em seguida, posicionam-se dois machos (1 1 ) de moldagem por meio da movimentação de dois dispositivos laterais (12) ao longo da direção X, mudando da posição aberta, como ilustrado na figura 2, para a posição fechada, como ilustrado na figura 1. Em seguida, a parte superior (13) é movida em direção à parte inferior (14), fornecendo energia de pressão à chapa pré- dobrada (16b) originária da prensa e conformando-a.

[0063] Após a pressão ser fornecida, a chapa pré-dobrada (16b) adquire o formato de chapa dobrada. É então retirada a pressão e posteriormente retirados os machos (11 ) por meio dos dispositivos laterais (12), de modo que a chapa dobrada adquire o formato de cilindro (15). É então retirado o cilindro (15) do equipamento de fabricação de eixo veicular e conduzido para etapas de finalização.

[0064] Em seguida, para a finalização do cilindro (15), as laterais próximas ou em contato do cilindro (15), que formam um chanfro, são soldadas por dois passes em MIG/MAG com dupla tocha, unindo permanentemente as laterais próximas ou em contato do cilindro (15) com um único cordão de solda. É realizado, então, o acabamento do cilindro (15), fazendo o nivelamento do excesso de solda com a superfície do cilindro (15), lixamento do cilíndrico (15) e limpeza. O cilindro (15), graças ao processo da presente invenção e/ou graças ao equipamento da presente invenção, possui espessura homogénea ao longo de seu comprimento longitudinal e secção transversal circular constante, como ilustrado na figura 4. O cilindro (15) pode então ser associado a sistemas de freio, rodas, suspensão, entre outros, para utilização em eixos veiculares de veículos comerciais, como ilustrado na figura 3.

[0065] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.