Proposta e validação de uma nova metodologia para medição automatizada de folgas de trabalho em sistemas de direção automotiva

Abstract

Todos os anos, milhões de reais são gastos para cobrir os custos de garantia de caixas de direção que apresentam problemas de ruído e inconvenientes são causados nas linhas de montagem das grandes montadoras devido a este mesmo problema. Parte destas ocorrências se devem a um ruído específico chamado de Rattle Noise originado por uma operação de regulagem incorreta do bujão de ajuste. Em caixas de direção cujo “design” não permite uma medição direta da regulagem do sistema de ajuste, não existe um meio de avaliar a qualidade da operação e garantir que todas as peças estejam dentro das especificações. Baseado neste problema, este trabalho visa propor uma metodologia de avaliação da qualidade da operação de ajuste da caixa de direção de uma maneira indireta, porém com uma representação muito próxima do resultado que seria apresentado por uma medição direta, se o “design” do produto permitisse. Para tornar isso possível, foram realizados ensaios com caixas de direção em uma bancada experimental de testes aplicando-se a cremalheira cargas perpendiculares a seu eixo e momentos torsores. Foram avaliadas as respostas da amplitude do movimento angular descrito e também do deslocamento da cremalheira no sentido do seu raio observando-se a correlação que as respostas tinham com a real folga do mancal no interior do sistema de ajuste. Estes ensaios mostram que existe uma correlação muito forte entre as variáveis medidas externamente e a real flutuação do mancal no interior do sistema de ajuste e, através da regressão linear, uma equação foi definida para expressar este correlacionamento. Uma máquina foi construída para que a verificação fosse feita em 100% dos mecanismos produzidos na linha de montagem de um modelo de caixa de direção. Depois de construída a máquina, validou-se o seu funcionamento através dos estudos de R&R (Repetitividade e Reprodutibilidade), que ficaram abaixo de 20%, e da calibração da mesma comparando-se os resultados fornecidos pela máquina com as leituras realizadas de forma direta através de peças com o “design” alterado de forma a tornar isto possível, mostrando uma correlação de 99%. Hoje, o sistema está rodando perfeitamente em uma linha de montagem de um grande fabricante de sistemas de direção nacional.

Every year, millions of dollars are spent to cover the insurance costs of steering systems that have noise problems and inconveniences are caused in assembly lines of major car industry because of this same problem. Most of these occurrences are due to a specific noise called Rattle Noise caused by an incorrect operation of the adjustment screw to adjust the steering box. In cases where the direction of "design" does not allow a direct measurement of the values of the adjustment system, there is no way to assess the quality of operation and thus ensure that all parts are within specifications. Based on this problem, this work proposes a methodology to assess the quality of the adjust operation of the steering system in an indirect way, but with a very close representation of the results to be presented by a direct measurement if the "product design" had allowed. To make this possible, tests on steering systems were conducted in a test bench each exciting to rack with loads perpendicular to its axis and torsion loads. We studied responses of the magnitude of angular momentum described by the system and also the displacement of the rack along its radius by observing the correlation within the measured values to the actual bearing clearance into the system. These tests showed that there was a very strong correlation between the measured variables and externally real bearing fluctuation within the system of adjustment and using a linear regression, an equation was defined to express this correlation. A machine was built in order to verify 100% of the products in the assembly line of a vehicle steering system. Once built the machine and validated its operation through R & R studies, which has shown results below of 20%, the system was calibrated comparing the output of the machine with the readings taken directly in parts with the altered "design" to make this possible, showing a correlation of 99%. Today, the system is running perfectly on an assembly line of a major national manufacturer of steering systems.