BR112021001912A2

BR112021001912A2 - sistema de fixação deformável

Info

Publication number: BR112021001912A2
Application number: BR112021001912-0A
Authority: BR
Inventors: Max Juengel; Jeramiah Slater
Original assignee: Acument Intellectual Properties, Llc
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-04-27
Also published as: EP3830434A1; EP3830434A4; KR20210031982A; WO2020027971A1; JP2021532318A; MX2021001214A; US20200040935A1; CN112789416A

Abstract

SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL. Sistema de fixação deformável que possui um membro deformável e um membro de encaixe que, juntos, vedam-se em carga de compressão reduzida com relação a sistemas de fixação convencionais. O membro deformável reduz a força axial necessária para instalar um fixador. O sistema pode ser utilizado em conjunto com a instalação de diversos fixadores com um ou mais estágios sob a cabeça do parafuso ou uma arruela deformável com pelo menos um estágio ou pelo menos um afilador. A configuração escalonada fornece área de contato reduzida, na qual a parte escalonada fica em contato com o membro de encaixe, o que se traduz em faixa de força de compressão reduzida para um dado torque. Desta forma, menos força axial é necessária para instalar adequadamente o fixador. Alternativamente, um parafuso não deformável com característica de rebite e a parte de baixo escalonada forma vedação com material de sustentação deformado quando o parafuso for fixado no material de sustentação.

Description

1 / 23 “SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, de forma geral, a sistemas de redução da força de compressão necessária para instalar efetivamente parafusos, tais como parafusos de fluxo.

[002] Quando dois ou mais materiais são reunidos utilizando-se um ou mais fixadores, os fixadores que fixam os materiais entre si fornecem uma carga de aperto ou força de compressão. Embora a força de compressão necessite ser significativamente suficiente para fixar adequadamente os materiais entre si, a força de compressão não deverá ser tão grande a ponto de comprometer os materiais sendo fixados.

[003] Em tentativa de aplicar apenas a quantidade correta de força de fixação, chaves de torque são frequentemente utilizadas para apertar os fixadores. As chaves de torque incluem um mostrador que fornece indicação visual referente à quantidade de torque sendo aplicada. Outros dispositivos que indicam carga de compressão, tais como líquidos encapsulados, são às vezes utilizados na indústria para evitar a aplicação de força de compressão excessiva.

[004] Algumas aplicações exigem parafusos de fluxo. Os parafusos de fluxo são parafusos que são especificamente configurados para fornecer vedação em um ou mais pontos, mas permitindo o fluxo de fluido ao longo de um orifício formado através da haste do parafuso ou ao longo de um trajeto de fluxo de fluido fornecido ao longo da haste do parafuso. Alguns parafusos de fluxo possuem, por exemplo, uma ou mais calhas externas cortadas ou formadas de outra maneira ao longo das roscas. Como resultado de uma ou mais calhas externas formadas ao longo das roscas do parafuso de fluxo, o parafuso de fluxo pode geralmente lidar com menos força de compressão antes da retirada das roscas do parafuso ou de um membro de porca. Mais especificamente, as roscas do parafuso de fluxo e/ou membro de porca são

2 / 23 susceptíveis a serem retiradas enquanto o fixador estiver sendo apertado em tentativa de atingir força axial suficiente para obter vedação apropriada. Mesmo parafusos de fluxo padrão que não possuem uma ou mais calhas externas cortadas ou formadas de outra maneira através das roscas necessitam de carga de compressão reduzida devido à menor área transversal do parafuso.

[005] Conforme exibido nas Figuras 1A e 1B, em uma aplicação típica, é utilizado um parafuso de fluxo 10 em conexão com uma mangueira de freio 12 para um veículo automotor. Mais especificamente, o parafuso de fluxo 10 é inserido através de um orifício 14 em um conector 16 no final da mangueira de freio 12, de forma que uma arruela metálica 20 seja posicionada entre a cabeça 22 do parafuso de fluxo 10 e o conector 16 no final da mangueira de freio 12 e outra arruela metálica 24 é posicionada entre o conector 16 e um membro de fixação 26, tal como um membro de porca, sobre o parafuso de fluxo 10. Em seguida, o parafuso de fluxo 10 é fixado, causando a compressão das duas arruelas 20, 24 para formar vedação entre o conector 16 e cada uma das arruelas 20, 24, conforme exibido nas Figuras 2A e 2B. Como as arruelas 20, 24 devem comprimir-se durante a instalação do parafuso de fluxo 10, cobre é tipicamente selecionado como material para as arruelas. Além disso, como as arruelas comprimem-se ou esmagam-se efetivamente durante a instalação, as arruelas utilizadas nessa aplicação são frequentemente denominadas “arruelas de compressão”.

[006] A fim de formar vedações apropriadas entre as arruelas de cobre 20, 24 e o conector 16 na extremidade da mangueira de freio 12, deve-se aplicar força axial suficiente ao parafuso de fluxo 10. Em outras palavras, o parafuso de fluxo 10 e o membro de porca 26 devem ser suficientemente apertados para que as arruelas de cobre 20, 24 sejam pressionadas ao conector 16 com força suficiente para formar vedação. As roscas sobre o parafuso de fluxo 10 e/ou o membro de porca 26, entretanto, podem ser retiradas ao atingir-

3 / 23 se força axial que seja suficiente para formar essa vedação, especialmente se o parafuso incluir uma ou mais calhas externas 28 ao longo das roscas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[007] Um objeto de uma realização da presente invenção é o fornecimento de um sistema de fixação deformável que exige carga de compressão reduzida para vedar o sistema de fixação deformável que é menor que a necessária para vedar um sistema de fixação convencional.

[008] Um objeto de uma realização da presente invenção é o de fornecer um sistema que reduz a força axial necessária para instalar adequadamente um membro de fixação.

[009] Outro objeto de uma realização da presente invenção é o de fornecer um sistema que reduz a força axial necessária para obter carga de compressão desejada quando um fixador, tal como uma combinação de arruela e parafuso, for instalado um parafuso ou parafuso de fluxo.

[010] Outro objeto de uma realização da presente invenção é o fornecimento de redução da faixa de força de compressão para um dado torque, de forma a exigir menos força axial necessária para instalar adequadamente o fixador.

[011] Ainda outro objeto de uma realização da presente invenção é o fornecimento de um sistema que reduza a carga de compressão necessária para obter vedação quando um parafuso de fluxo for instalado, em que a redução da carga de compressão é maior ou igual à redução da carga de compressão que pode ser acomodada devido a uma ou mais calhas externas fornecidas ao longo das roscas do parafuso ou simplesmente porque o parafuso é um parafuso de fluxo que possui corte transversal reduzido.

[012] Ainda outro objeto de uma realização da presente invenção é o fornecimento de um sistema que reduz a área de compressão de um membro deformável.

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[013] Ainda outro objeto de uma realização da presente invenção é o fornecimento de um sistema que forneça um sistema de fixação deformável que inclui uma característica de rebite de vedação.

[014] Em uma realização da presente invenção, um sistema de fixação deformável compreende um membro deformável e um membro de encaixe que se veda com o membro deformável, em que o membro deformável exige carga de compressão para vedação com o membro de encaixe menor que a carga de fixação necessária para vedar um membro não deformável com um membro de encaixe convencional em um sistema de fixação convencional.

[015] Em uma realização da presente invenção, o membro deformável compreende: um fixador que inclui pelo menos um estágio que possui uma parte interna que possui primeiro lado e segundo lado oposto ao primeiro lado, em que a parte interna é delimitada por uma dimensão máxima interna e pelo menos uma primeira parte externa formada integralmente com a parte interna e que se protubera para fora a partir dela, em que o primeiro lado define primeira superfície externa delimitada por primeira dimensão máxima externa menor que a dimensão máxima interna.

[016] Em uma realização da presente invenção, a primeira força axial aplicada ao membro de fixação para atingir a força axial necessária é menor que segunda força axial aplicada a um fixador convencional para vedar o sistema de fixação convencional.

[017] Em outra realização da presente invenção, a pelo menos uma parte externa possui perfil lateral retangular ou primeira parte afilada que define primeiro perfil afilado e primeira parte plana que define a primeira parte externa.

[018] Em uma realização da presente invenção, o membro deformável é uma arruela que possui uma parte intermediária uniforme que define a parte interna.

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[019] Em uma realização da presente invenção, a arruela possui pelo menos um estágio retangular ou afilador sobre cada lado da parte interna da arruela. A pelo menos um estágio retangular ou afilador sobre a arruela reduz a extensão de contato efetiva em comparação com formato convencional.

Arruelas convencionais são circulares, possuem um orifício no meio e são planas sobre o lado superior e inferior. Ao contrário de arruelas convencionais, as arruelas de acordo com uma realização da presente invenção fornecem configuração escalonada ou afilada, em que os lados superior e inferior da arruela são escalonados ou afilados, de forma a fornecer extensão de contato reduzida que se traduz efetivamente em necessidade de força axial menor para instalação adequada do fixador.

[020] Em uma realização da presente invenção, a arruela possui pelo menos uma segunda parte externa formada integralmente com a parte intermediária uniforme que se protubera para fora a partir da parte intermediária uniforme, em que o segundo lado define segunda superfície externa delimitada por segunda dimensão máxima externa menor que a dimensão máxima interna.

[021] Em uma realização da presente invenção, a arruela, em pelo menos uma parte externa, compreende primeiro perfil lateral retangular.

[022] Em uma realização da presente invenção, a arruela, em pelo menos uma segunda parte externa, compreende segundo perfil lateral retangular.

[023] Em uma realização da presente invenção, a arruela, em pelo menos uma primeira parte externa, compreende primeira parte afilada que define primeiro perfil afilado e primeira parte plana que define a primeira superfície externa.

[024] Em uma realização da presente invenção, a arruela, em pelo menos uma segunda parte externa, compreende segunda parte afilada que define segundo perfil afilado e segunda parte plana que define a segunda

6 / 23 superfície externa.

[025] Em uma realização da presente invenção, o membro de encaixe compreende um fixador não deformável que possui pelo menos uma parte externa, em que o fixador não deformável, em pelo menos uma parte externa, fica em contato com o membro deformável para deformar o membro deformável.

[026] Em uma realização da presente invenção, o fixador não deformável é um parafuso que possui uma haste e cabeça, em que a cabeça inclui lado inferior que inclui pelo menos um estágio que define a parte externa, em que o pelo menos um estágio encaixa-se com o membro deformável para deformar o membro deformável e continua a deformar o membro deformável até que a parte externa entre em contato com o membro deformável em carga de compressão desejada.

[027] Em uma realização da presente invenção, o membro deformável recebe o parafuso e pode compreender uma arruela ou componente comprimido.

[028] Em outra realização da presente invenção, o fixador não deformável compreende um fixador de rebite que se veda com o membro deformável, em que o membro deformável é um material de sustentação.

[029] Em uma realização da presente invenção, o fixador de rebite compreende: um parafuso que possui uma haste e uma cabeça, em que a cabeça inclui uma superfície inferior que inclui pelo menos um estágio que define pelo menos uma parte externa e o pelo menos um estágio encaixa-se com o material de sustentação para deformar o rebite e veda-se com o material de sustentação.

[030] Em uma realização da presente invenção, o fixador de rebite compreende uma ranhura de retenção, em que, quando o parafuso é sustentado através do material de sustentação, uma parte do material de sustentação

7 / 23 deformável flui para o interior da ranhura de retenção.

[031] Em uma realização da presente invenção, o pelo menos um estágio não é deformável e encaixa-se com o membro deformável. Em outra realização da presente invenção, o pelo menos um estágio é deformável e forma uma vedação com o membro de encaixe.

[032] Em outra realização da presente invenção, o parafuso pode ser utilizado em um sistema que também compreende um membro de porca e um componente comprimido entre o parafuso e o membro de porca, em que, preferencialmente, o componente comprimido é formado por um material que é mais mole que o do parafuso e do membro de porca e deforma-se para vedar com o parafuso e o membro de porca quando o sistema é comprimido em conjunto.

[033] Uma realização da presente invenção refere-se, de forma geral, a circuitos de manipulação de fluidos que exigem encaixes terminais de tubo ou mangueira, aos quais é aplicada força de compressão para formar uma junção hermética. Força de compressão é gerada por meio da aplicação de torque a um fixador mecânico que reúne duas ou mais partes entre si, formando contato íntimo. Uma ou mais das partes da junção serão mais moles que as demais, normalmente uma arruela ou componente comprimido, para deformação sob a carga de compressão para promover vedação hermética. Vazamentos podem, entretanto, ocorrer, mesmo com torque aplicado normalmente, caso não haja deformação de material suficiente para vedar o trajeto de fluido. Isso ocorre porque as superfícies mole e dura adjacentes são planas e macias, o que força a vedação a depender principalmente da diferença de rigidez do material mole e duro. Uma realização da presente invenção integra características geométricas que promovem a deformação do material mais mole, de forma a criar vedação mais eficaz.

[034] A presente invenção também inclui uma realização que se

8 / 23 refere à indicação e, portanto, ajuda a controlar a força de compressão em uma junção aparafusada. Torque é normalmente utilizado para atingir a carga de compressão desejada, mas existe tipicamente grande variação da carga de compressão real devido à variação de forças de fricção. Uma realização da presente invenção integra características geométricas a um fixador para produzir um indicador de carga de compressão visual que funciona para identificar quando é atingida a carga de compressão desejada.

[035] A presente invenção também inclui uma realização que se refere ao fornecimento de vedação em um sistema fixador rebitado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[036] A organização e a forma da estrutura e operação de acordo com a presente invenção, em conjunto com seus objetos e vantagens adicionais, podem ser mais bem compreendidas por meio de referência à descrição a seguir tomada com relação às figuras anexas, nas quais os números de referência identificam elementos similares, em que: As Figuras 1A, 1B, 2A e 2B exibem um sistema de fixação de acordo com o estado da técnica que possui um membro de fixação deformável que é instalado na extremidade de uma mangueira de freio. A Figura 1A exibe uma vista de montagem do estado previamente instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 1B exibe uma vista em corte transversal ampliada da Figura 1A, tomada ao longo da linha A-A na Figura 1A. A Figura 2A exibe uma vista de conjunto do estado pós-instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 2B exibe uma vista em corte transversal ampliada da Figura 2A, tomada ao longo da linha B-B na Figura 2A.

A Figura 3 fornece uma vista superior de arruela deformável de acordo com primeira realização da presente invenção, em que a arruela deformável possui partes externas sobre o topo e o fundo e cada uma das partes externas possui perfil lateral retangular.

9 / 23 A Figura 4 fornece uma vista lateral da arruela deformável exibida na Figura 3.

As Figuras 5A, 5B, 6A e 6B exibem um sistema de fixação deformável de acordo com uma realização da presente invenção que é instalado na extremidade de uma mangueira de freio, em que o sistema de fixação inclui membros deformáveis que são arruelas escalonadas, conforme exibido, por exemplo, nas Figuras 3 e 4. A Figura 5A exibe uma vista em conjunto do estado previamente instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 5B exibe uma vista em corte transversal ampliada da Figura 5A, tomada ao longo da linha C-C na Figura 5A. A Figura 6A exibe uma vista de conjunto do estado pós-instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 6B exibe uma vista em corte transversal ampliada da Figura 6B, tomada ao longo da linha D-D na Figura 6A.

A Figura 7 fornece uma vista superior de uma arruela deformável de acordo com segunda realização da presente invenção, em que a arruela deformável é afilada sobre o topo e o fundo.

A Figura 8 fornece uma vista lateral da arruela deformável exibida na Figura 7.

As Figuras 9A, 9B, 10A e 10B exibem um sistema de fixação deformável de acordo com outra realização da presente invenção, que é instalado na extremidade de uma mangueira de freio, em que o sistema de fixação deformável inclui membros deformáveis que são arruelas afiladas, conforme exibido, por exemplo, nas Figuras 7 e 8.

A Figura 9A exibe uma vista de conjunto do estado previamente instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 9B exibe uma vista em corte transversal ampliada da Figura 9A, tomada ao longo da linha E-E na Figura 9A.

A Figura 10A exibe uma vista de conjunto do estado pós-instalado (em corte transversal parcial) e a Figura 10B exibe vista em corte transversal ampliada da Figura 10B, tomada ao longo da linha F-F na Figura 10A.

10 / 23 A Figura 11 fornece uma vista superior de um fixador não deformável definido por um parafuso de acordo com outra realização da presente invenção.

A Figura 12 fornece uma vista em corte transversal lateral do parafuso exibido na Figura 11, tomada ao longo da linha G-G da Figura 11.

A Figura 13 fornece uma vista inferior do parafuso exibido nas Figuras 11 e 12.

As Figuras 14 e 15 exibem um sistema de fixação (em corte transversal lateral) de acordo com outra realização da presente invenção, em que o sistema de fixação inclui um membro de fixação deformável definido por um parafuso, tal como exibido nas Figuras 11-13, e a Figura 14 exibe o estado pré-instalado, enquanto a Figura 15 exibe o estado pós-instalado do sistema.

As Figuras 16, 17 e 18 exibem um sistema de fixação deformável (em vista lateral, transversal e inferior) de acordo com outra realização da presente invenção, em que o sistema de fixação inclui um fixador não deformável definido por um parafuso, a Figura 16 exibe o estado pré-instalado do sistema, a Figura 17 exibe uma vista em corte transversal do corte H-H da Figura 16 e a Figura 18 exibe uma vista inferior da Figura 16.

Figura 19 exibe o estado pós-instalado do parafuso exibido nas Figuras 16 a 19 instalado para formar um sistema de fixação deformável vedado com um membro deformável.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[037] Embora a presente invenção possa ser susceptível a realizações em diferentes formas, são exibidas nas figuras e serão descritas em detalhe no presente realizações específicas com a compreensão de que o presente relatório descritivo deve ser considerado exemplificação dos princípios da presente invenção e não se destina a limitar a presente invenção ao ilustrado.

[038] Diversas realizações da presente invenção são descritas no

11 / 23 presente. Cada realização fornece um sistema que reduz a força de compressão resultante que é necessária para vedar um sistema de fixação deformável.

[039] O sistema de fixação deformável inclui um membro deformável e um membro de encaixe que se vede com o membro deformável. A Figura 3 fornece uma vista superior do membro deformável definido por uma arruela escalonada 30 de acordo com uma realização da presente invenção, enquanto a Figura 4 fornece uma vista lateral da mesma arruela 30. Conforme exibido nas Figuras 3 e 4, a arruela 30 inclui pelo menos uma parte externa 32, exibida na forma de duas partes externas 32 sobre o topo 34 e o fundo 36 da arruela 30 (enquanto as Figuras 3 e 4 exibem um estágio 32 sobre o topo 34 e o fundo 36 da arruela, somente uma parte externa sobre um lado da arruela 30 pode ser fornecida; além disso, a arruela 30 pode ser fornecida com mais de uma parte externa sobre cada um dentre o topo 34 e o fundo 36, ou mesmo um número diferente de partes externas sobre cada um dentre o topo 34 e o fundo 36) e um orifício 38 é fornecido no centro 40 da arruela. Desta forma, a arruela 30 possui uma parte intermediária uniforme que possui diâmetro externo 42 (Figura 3) definido pela medição maior, dimensão máxima interna, ao longo da parte intermediária 44 da arruela 30 e diâmetro mínimo interno 46 definido pelo orifício 38 no meio da arruela 30.

[040] Em uma realização da presente invenção, a arruela possui lados, primeiro e segundo lado (topo 34 e fundo 38 exibidos na Fig. 4), em que os primeiro e segundo lados são delimitados por primeira e segunda dimensões máximas axiais externas correspondentes, exibidas como diâmetros externos 48, 50 definidos por pelo menos uma primeira e segunda partes externas (etapas 32) da arruela 30.

[041] Preferencialmente, a arruela 30 é simétrica, de forma que o diâmetro externo 48, 50 de cada um dos estágios 32 (ou seja, respectivamente sobre o topo 34 e o fundo 36 da arruela 30) seja geralmente igual.

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[042] As partes externas 32 sobre o topo 34 e o fundo 36, respectivamente, da arruela 30 são preferencialmente formadas utilizando dois moldes opostos que possuem a forma de estágio(s) neles formada. Uma máquina de impulso fixa é preferencialmente utilizada para comprimir o material de arruela e formar os estágios utilizando os moldes. Os estágios podem ser formados durante a produção normal da arruela utilizando ferramentas especialmente moldadas (com as características escalonadas) ou como operação secundária utilizando ferramentas similares.

[043] As Figuras 5A, 5B, 6A e 6B exibem um sistema de fixação deformável 52 que é utilizado para instalar um parafuso de fluxo 10 sobre uma mangueira de freio 12, em que o sistema de fixação deformável 52 emprega a arruela deformável escalonada 30 exibida nas Figuras 3 e 4, descrita anteriormente. Especificamente, as Figuras 5A e 5B exibem o estado pré- instalado, enquanto as Figuras 6A e 6B exibem o estado pós-instalado. De fato, duas das arruelas escalonadas 30 são utilizadas. Nas Figuras 5A, 5B, 6A e 6B, portanto, uma arruela é identificada com o número de referência 30a e a outra é identificada com o número de referência 30b, para diferenciar uma da outra, mas as duas são preferencialmente idênticas à arruela 30 exibida nas Figuras 3 e 4.

[044] Inicialmente, uma arruela escalonada deformável 30a (idêntica à arruela escalonada 30 exibida nas Figuras 3 e 4) é deslizada sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10 e, em seguida, a haste 54 do parafuso de fluxo 10 é inserida através de um orifício 14 fornecido em um conector 16 na extremidade da mangueira de freio 12. Neste ponto, a arruela 30a é disposta entre uma cabeça 22 do parafuso de fluxo 10 e o conector 16. Em seguida, outra arruela escalonada 30b (também preferencialmente idêntica à arruela escalonada 30 exibida nas Figuras 3 e 4) é deslizada sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10 e, em seguida, um membro de fixação 26, tal como um membro de porca, é rosqueado ou encaixado de outra forma com a haste 54 do

13 / 23 parafuso de fluxo 10. Neste ponto, a arruela 30b é disposta entre o conector 16 e o membro de fixação 26 e o conjunto geral possui a aparência exibida na Figura

5. O sistema fixador deformável 52 é apertado em seguida, por exemplo, girando-se a cabeça 22 do parafuso de fluxo 10 e/ou membro de fixação 26 ou o membro de fixação 26 é pregueado sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10.

Independentemente, o aperto do sistema de fixação 52 causa compressão ou esmagamento das arruelas escalonadas 30a, 30b contra o conector 16, para formar vedação. Durante a instalação, o topo 34 e o fundo 36 de cada uma das arruelas 30a, 30b (vide a Figura 6) podem ser comprimidos de forma que a espessura de cada arruela após a instalação seja igual à espessura da parte intermediária 44 (exibida na Figura 4 para fins ilustrativos) de cada arruela antes da instalação (vide as Figuras 5A e 5B), mas isso não é obrigatório.

[045] Considerando que as arruelas 30a, 30b possuem pelo menos uma parte externa 32 (vide a arruela 30 exibida nas Figuras 3 e 4, que é idêntica) sobre o topo 34 e o fundo 36 e foram efetivamente pré-comprimidas antes do uso no processo de instalação do parafuso de fluxo, a força de compressão é reduzida como resultado da redução da área de contato da junção vedada em comparação com a área de contato de uma arruela não escalonada convencional. O processamento da arruela 30 exibida nas Figuras 3 e 4 para fornecer uma ou mais partes externas sobre o topo 34 e o fundo 36 reduz a força necessária para a instalação, por exemplo, do parafuso de fluxo, mantendo ao mesmo tempo a resistência radial da arruela. Além disso, a arruela 30 possui primeira espessura 49 antes da instalação no sistema de fixação deformável que é igual à soma da espessura da parte intermediária 43a medida longitudinalmente ao longo da parte intermediária da forma e espessura escalonada 45 medida longitudinalmente ao longo do pelo menos um estágio (ou ao longo de cada estágio quando houver uma série de estágios), em que, quando instalada no sistema de fixação deformável, a arruela possui segunda espessura

14 / 23 43b (exibida na Fig. 6B) igual à espessura da parte intermediária 43a devido à deformação da arruela.

[046] Por outro lado, arruelas convencionais possuem uma única espessura e maior área de compressão que o necessário para vedar e garantir resistência radial suficiente. Preferencialmente, o projeto da arruela é coincidente para compensar a redução da resistência de rosca, pois a área de compressão é reduzida aproximadamente pela mesma redução da resistência de rosca. A resistência de rosca pode ser comprometida, pois a rosca sobre o parafuso de fluxo 10 ou o membro de porca 26 pode ser susceptível à retirada caso o parafuso de fluxo inclua uma ou mais calhas externas 28 ao longo das roscas, a fim de fornecer um trajeto de fluxo de fluido, conforme exibido, por exemplo, nas Figuras 5 e 6. O uso de arruelas escalonadas 30a, 30b (vide as Figuras 3 e 4, que exibem a arruela 30, que é idêntica) em comparação com arruelas convencionais possibilita que menos força axial seja necessária para comprimir e vedar as arruelas ao parafuso de fluxo 10, ao conjunto conector 16 e ao membro de fixação 26 devido à menor área de contato da arruela.

[047] A Figura 7 fornece uma vista superior de um membro deformável definido por uma arruela afilada 60 de acordo com outra realização da presente invenção, enquanto a Figura 8 fornece uma vista lateral da mesma arruela 60. Conforme exibido, a arruela 60 inclui pelo menos uma parte externa que possui pelo menos um afilador 62 e pelo menos uma parte intermediária uniforme 72 que possui dimensão máxima interna 71. Em uma realização da presente invenção exibida na Fig. 8, existem dois afiladores 62, cada qual definido respectivamente por um primeiro e segundo perfil afilado. Existem ainda duas partes planas exibidas na Fig. 8, primeira parte plana, o topo 64, que possui segunda parte plana, e o fundo 66, respectivamente, que definem primeira e segunda superfície externa da arruela e um orifício 68 é fornecido no centro 70 da arruela que possui diâmetro mínimo interno 63.

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[048] A primeira superfície plana superior 64 e a segunda superfície plana inferior 66, respectivamente, definem primeira dimensão máxima externa 65 e segunda dimensão máxima externa 67 que é menor que a primeira dimensão máxima interna 71 da parte intermediária uniforme 72 da arruela 60. Preferencialmente, a arruela 60 é simétrica, de forma que cada um dos afiladores 62 (ou seja, sobre o topo 64 e o fundo 66 da arruela) seja geralmente idêntico com relação à altura e inclinação.

[049] Além disso, a arruela 60 (exibida na Fig. 8) possui primeira espessura 79 antes da instalação no sistema de fixação deformável que é igual à soma da espessura da parte intermediária 73a medida longitudinalmente ao longo da parte intermediária da forma e espessura escalonada 75 medida longitudinalmente ao longo do pelo menos um estágio (ou ao longo de cada estágio, quando houver uma série de estágios), em que, quando instalada no sistema de fixação deformável, a arruela possui segunda espessura 73b (exibida na Fig. 10B) igual à espessura da parte intermediária 73a devido à deformação da arruela. Os afiladores 62 sobre a arruela 60 são preferencialmente formados utilizando-se dois moldes opostos que são especificamente moldados para formar os afiladores. Uma máquina de impulso fixa é preferencialmente utilizada para comprimir o material de arruela e formar os afiladores 62 utilizando os moldes. Os afiladores 62 podem ser formados durante a produção normal da arruela utilizando ferramentas especialmente moldadas (com as características afiladoras) ou como operação secundária utilizando ferramentas similares.

[050] As Figuras 9A, 9B, 10A e 10B exibem um sistema de fixação 70 que é utilizado para instalar um parafuso de fluxo 10 sobre uma mangueira de freio 12. O sistema de fixação emprega a arruela afilada 60 exibida nas Figuras 7 e 8, descrita anteriormente. Especificamente, as Figuras 9A e 9B exibem o estado pré-instalado enquanto as Figuras 10A e 10B exibem o estado pós-instalado. De fato, são utilizadas duas das arruelas afiladas 60. Nas Figuras

16 / 23 12 e 13, portanto, uma arruela é identificada com o número de referência 60a e a outra é identificada com o número de referência 60b, para diferenciar uma da outra. Nas Figuras 9A, 9B, 10A e 10B, portanto, uma arruela é identificada com o número de referência 60a e a outra é identificada com o número de referência 60b, para diferenciar uma da outra, mas ambas são preferencialmente idênticas à arruela 60 exibida nas Figuras 7 e 8.

[051] Inicialmente, uma arruela afilada 60a (idêntica à arruela afilada 60 exibida nas Figuras 7 e 8) é deslizada sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10 e, em seguida, a haste do parafuso de fluxo 10 é inserida através de um orifício 14 fornecido em um conector 16 na extremidade da mangueira de freio 12. Neste ponto, a arruela 60a é disposta entre uma cabeça 22 do parafuso de fluxo 10 e o conector 16. Em seguida, outra arruela afilada 60b (também preferencialmente idêntica à arruela afilada 60 exibida nas Figuras 7 e 8) é deslizada sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10. Um membro de fixação 26, tal como um membro de porca, é rosqueado em seguida ou encaixado de outra forma com a haste 54 do parafuso de fluxo 10. Neste ponto, a arruela 60b é disposta entre o conector 16 e o membro de fixação 26 e o conjunto geral possui a aparência exibida nas Figuras 9A e 9B. Em seguida, o sistema fixador 70 é fixado, por exemplo, por meio de rotação da cabeça 22 do parafuso de fluxo 10 e/ou membro de fixação 26, ou o membro de fixação 26 é pregueado sobre a haste 54 do parafuso de fluxo 10. Independentemente, a fixação do sistema fixador 70 causa compressão ou esmagamento das arruelas afiladas 60a, 60b contra o conector 16, de maneira a formar vedação conforme exibido nas Figuras 10A e 10B. Durante a instalação, o topo 64 e o fundo 66 da arruela 60 (vide as Figuras 10A e 10B) podem ser comprimidos de forma que a espessura da arruela 60 após a instalação seja substancialmente igual à espessura da parte intermediária 72 (exibida na Figura 8) da arruela 60 antes da instalação (vide as Figuras 9A e 9B), mas isso não é obrigatório.

17 / 23

[052] Como as arruelas 60a, 60b possuem pelo menos um afilador 62 (vide a arruela 60 exibida nas Figuras 7 e 8, que é idêntica) e foram efetivamente pré-comprimidas antes do uso no processo de instalação do parafuso de fluxo, a força de compressão é reduzida como resultado da redução da área de contato da arruela que forma a junção vedada em comparação com a área de contato de uma arruela não afilada convencional. O fato de que as arruelas 60a, 60b possuem pelo menos um afilador 62 sobre o topo 64 e o fundo 66 reduz a força necessária para instalar a arruela para vedação com o parafuso de fluxo 10 e o conjunto conector 16, tal como um parafuso de fluxo 10, mantendo ainda ao mesmo tempo a resistência radial das arruelas 60a, 60b.

Preferencialmente, o projeto da arruela é adaptado para compensar a redução da resistência de rosca, pois a área de compressão é reduzida aproximadamente pela redução da resistência de rosca. Conforme discutido acima, a resistência de rosca pode ser comprometida porque a rosca do parafuso ou do membro de porca pode ser susceptível a retirada, caso o parafuso de fluxo 10 inclua uma ou mais calhas externas 28 (exibidas nas Figuras 9A, 9B, 10A e 10B) ao longo das roscas, a fim de fornecer um trajeto de fluxo de fluido. O uso de arruelas afiladas 60a, 60b (vide as Figuras 7 e 8 que exibem a arruela 60, que é idêntica) em comparação com arruelas convencionais proporciona que menos força axial seja necessária para comprimir e vedar a arruela ao parafuso de fluxo 10 ao conjunto conector 16 e ao membro de fixação 26, devido à menor área de compressão.

[053] As arruelas escalonadas e afiladas exibidas nas Figuras 3-4 e 7-8, respectivamente, podem ser utilizadas para instalar parafusos não de fluxo padrão, bem como parafusos de fluxo, especificamente parafusos de fluxo que possuem uma ou mais calhas externas que correm ao longo das roscas.

Independentemente, o uso das arruelas não convencionais descritas no presente fornece área de compressão reduzida, o que resulta em menos força de compressão necessária para instalação apropriada. Mesmo parafusos de

18 / 23 fluxo padrão que não possuem uma ou mais calhas externas cortadas ou formadas de outra maneira ao longo das roscas seriam beneficiados pela redução da carga de compressão devido ao corte transversal inferior do parafuso.

[054] Durante a instalação, a carga axial crescente causa deformação do membro de fixação deformável (ou seja, as arruelas afiladas ou escalonadas, conforme descrito acima) até atingir-se carga de compressão desejada. As partes externas fazem com que a área de contato seja menor que a área de contato de uma arruela não escalonada ou não deformável convencional. Muito embora menos material esteja em contato, o material de arruela que é carregado deforma-se mais para vedar melhor quaisquer lacunas na junção. Isso veda a junção com força axial mais baixa (torque) que utilizando uma arruela de compressão padrão.

[055] As Figuras 11, 12 e 13 fornecem uma vista superior, vista em corte transversal lateral e vista inferior, respectivamente, de um fixador não deformável definido por um parafuso 100 de acordo com outra realização da presente invenção. Conforme exibido, o parafuso 100 inclui uma cabeça 102 (vide as Figuras 11 e 12) e uma haste (vide as Figuras 12 e 13) que possuem uma rosca 106 formada sobre ele. A cabeça 102 e a haste 104 podem ser convencionais, exceto pela superfície inferior 108 sob a cabeça 100, que possui pelo menos um estágio interno 110 sobre ela, em que o pelo menos um estágio define a pelo menos uma parte externa do sistema de fixação deformável.

[056] Em uma realização da presente invenção, a superfície inferior 108 pode possuir uma “característica de retirada de torque”, tal como adição de textura à superfície inferior 108 que fornece alta fricção à superfície inferior 108 quando em contato com uma superfície de encaixe. A textura pode ser qualquer geometria que transforme a superfície inferior 108 em uma superfície de alta fricção. Uma dessas características pode ser

19 / 23 preferencialmente as nervuras adicionadas à superfície inferior 108, o que torna a superfície inferior 108 uma superfície de alta fricção e permite que a carga de compressão necessária seja atingida com mais rapidez e menor aplicação de torque para vedar o sistema de fixação deformável.

[057] Conforme definido na Figura 13, o pelo menos um estágio 110 é preferencialmente circular e concêntrico com a haste 104 (e o parafuso 100, de forma geral).

[058] As Figuras 14 e 15 fornecem vistas transversais de um sistema de fixação 120 de acordo com uma realização da presente invenção. O sistema de fixação 120 emprega o parafuso 100 exibido nas Figuras 11-13, descrito anteriormente, bem como um membro de porca 122 e um componente comprimido 124, tal como uma arruela, que é disposta entre o membro de porca 122 e a superfície inferior 108 da cabeça 102 do parafuso 100.

Preferencialmente, o componente comprimido 124 é feito de material mais mole que o parafuso 100 e o membro de porca 122. Na realização exibida nas Figs.

14-15, o parafuso 100 é um fixador não deformável e o componente comprimido é o membro deformável. Em outra realização da presente invenção, entretanto, o pelo menos um estágio 110 pode ser um material mais mole que uma superfície de encaixe e pode deformar-se para vedação contra a superfície de encaixe.

Nesta realização, o pelo menos um estágio é o membro deformável e a superfície de encaixe é o membro de encaixe.

[059] Embora a Figura 14 exiba o sistema de fixação 120 antes da instalação do parafuso 100, a Figura 15 exibe o sistema de fixação 120 após a instalação do parafuso 100. Conforme exibido na Figura 14, a haste 104 do parafuso 100 é inserida inicialmente através de um orifício 126 no componente comprimido 124 e a rosca 106 sobre a haste 104 é encaixada com uma rosca 128 correspondente no membro de porca 122, causando a captura efetiva do componente comprimido 124 entre a cabeça 102 do parafuso 100 e o membro

20 / 23 de porca 122. Para instalar completamente o parafuso 100, o parafuso 100 é girado utilizando a cabeça 102, para que o parafuso 100 mova-se mais completamente para o interior do membro de porca 122 e seja comprimido sobre o componente comprimido 124. O fornecimento de uma ou mais partes externas 110 sob a cabeça 102 (ou seja, sobre o lado inferior 108 da cabeça 102) causa aumento significativo do torque durante o ciclo de fixação em comparação com uma cabeça convencional que possui superfície inferior não escalonada plana, o que indica que foi atingida carga de compressão previamente definida.

[060] Durante a instalação, o aumento da carga axial causa deformação do material comprimido (ou seja, do componente comprimido 124) até atingir-se carga de compressão desejada. A área da parte externa 110 é calculada de forma que a carga de compressão necessária seja atingida após a superfície inferior 108 (ou seja, a superfície indicada com o número de referência 108 na Figura 14) no parafuso 100 entrar em contato com o componente comprimido 124. Não existe, portanto, lacuna entre a superfície inferior (ou seja, a superfície indicada com o número de referência 108 na Figura 14) e o componente comprimido 124, a verificação de carga de compressão suficiente é visual. Além disso, ao utilizar-se equipamento de instalação de feedback de ângulo e torque, existirá elevação súbita do torque quando a superfície inferior (ou seja, a superfície indicada com o número de referência 108 na Figura 14) encaixar o componente comprimido 124. Este feedback permitirá que o equipamento de instalação garanta contato total e a carga de compressão necessária.

[061] Embora o parafuso 100 tenha sido exibido com um parafuso 102 com perfil hexagonal externo, a cabeça 102 pode ser equipada com muitos outros perfis diferentes, tais como um perfil hexagonal interno ou mesmo um perfil multilobular, interno ou externo. Além disso, embora a expressão membro de porca tenha sido utilizada com relação ao número de parte 122, o membro de

21 / 23 porca pode não ser realmente um membro de porca no sentido tradicional, mas pode ser realmente qualquer ponto ao qual se deseje instalar o parafuso. O componente comprimido pode, portanto, ser qualquer membro que seja comprimido ou capturado entre o membro de encaixe e outro componente do sistema de fixação deformável. Por fim, embora o componente comprimido 124 tenha sido mencionado como sendo possivelmente uma arruela, o componente comprimido 124 pode também ser realmente qualquer ponto que se deseje comprimir no conjunto geral utilizando-se o parafuso 100. Em outra realização do sistema, o fixador não deformável compreende um fixador de rebite que se veda com o membro deformável e o rebita.

[062] Conforme exibido nas Figs. 16-19, o sistema de fixação deformável encontra-se de acordo com outra realização da presente invenção, em que o sistema de fixação deformável 220 (exibido na Fig. 19) inclui um fixador não deformável definido por um parafuso 200 que possui uma característica de rebite. A Figura 16 exibe o estado pré-instalado do sistema; a Figura 17 exibe uma vista em corte transversal do corte H-H da Figura 16; a Figura 18 exibe uma vista inferior da Fig. 16; e a Figura 19 exibe o estado pós-instalado do sistema, em que o membro deformável é um material de sustentação 222.

[063] Conforme exibido, o parafuso 200, similar ao parafuso 100 nas Figuras 11-15, inclui uma cabeça 202 (vide as Figuras 16 e 19) e uma haste 204 (vide as Figuras 16, 18 e 19). A cabeça 202 e a haste 204 podem ser convencionais, exceto pela superfície inferior 208 sob a cabeça 200, que é fornecida como possuindo pelo menos um estágio interno 210 sobre ela (exibida em detalhes na Fig. 17), em que a superfície inferior 208 e o pelo menos um estágio interno 210 possuem características similares à superfície inferior 108 correspondente e pelo menos um estágio interno 210 associado ao parafuso

100.

[064] Conforme exibido na Fig. 18, características adicionais

22 / 23 podem ser agregadas, tais como nervuras 232 para reduzir a rotação axial.

[065] Além disso, o parafuso 200 possui uma característica de rebite, exibida na forma de ranhura de retenção 230 que permite fluxo e retenção de material retido 222 (exibido na Fig. 19) durante uma operação de sustentação.

Preferencialmente, o material de sustentação retido 222 é mais mole que o material de parafuso. O pelo menos um estágio 210 que define pelo menos uma parte externa encaixa-se com o material de sustentação, age como característica de vedação e pode incluir mais de um estágio de vedação adicional com o material sustentado 222.

[066] Embora a Figura 16 exiba o sistema de fixação 220 antes da instalação do parafuso 200, a Figura 19 exibe o sistema de fixação 220 após a instalação do parafuso 200 no material de sustentação 222.

[067] Durante a instalação, a carga axial crescente causa deformação do material sustentado 222 e uma parte do material sustentado flui para o interior da ranhura de retenção, de forma a rebitar o material sustentado 222, formando vedação com o material sustentado 222.

[068] Embora a realização exibida nas Figs. 16-19 refira-se a um parafuso de rebite, realizações adicionais podem referir-se a características de rebite equivalentes de uma porca de rebite.

[069] Com relação à instalação de qualquer um dos sistemas de fixação descritos no presente (ou seja, conforme exibido nas Figuras 5A, 5B, 6A, 6B, 9A, 9B, 10A, 10B e 14-15), pode ser utilizado um sistema de direcionamento programável, preferencialmente um sistema de direcionamento capaz de realizar uma estratégia de fixação de ângulo de torque. Independentemente, a configuração de parafuso e/ou arruela descrita no presente fornece uma área de contração reduzida que se traduz efetivamente em menos força axial necessária para instalar adequadamente o parafuso. Além disso, em diversas realizações da presente invenção, conforme exibido nas Figs. 16-19, são fornecidas

23 / 23 características de vedação adicionais.

[070] Embora tenham sido exibidas e descritas realizações específicas da presente invenção, vislumbra-se que os técnicos no assunto podem idealizar diversas modificações sem abandonar o espírito e escopo da presente invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL, caracterizado por compreender: um membro deformável; e um membro de encaixe que se veda com o membro deformável, em que o membro deformável necessita de carga de compressão para vedação com o membro de encaixe menor que uma carga de compressão convencional necessária para vedar um fixador convencional não deformável com um membro de encaixe convencional em um sistema de fixação convencional.

2. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo membro deformável compreender: um fixador que inclui pelo menos um estágio que possui: uma parte interna que possui primeiro (34) e segundo lado (38) oposto ao primeiro lado (34), em que a parte interna é delimitada por dimensão máxima interna (71); e pelo menos uma primeira parte externa integralmente formada com a parte interna e que se protubera para fora a partir dela, em que o primeiro lado (34) define primeira superfície externa delimitada por primeira dimensão máxima externa (65) menor que a dimensão máxima interna (71).

3. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, quando primeira força axial for aplicada ao fixador, a primeira superfície externa entrar em contato com o membro de encaixe em força axial necessária para vedar o sistema de fixação deformável (52).

4. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela primeira força axial aplicada ao fixador para atingir a força axial necessária para vedar o sistema de fixação deformável ser menor que segunda força axial aplicada ao fixador convencional para vedar o sistema de fixação convencional.

5. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela primeira parte externa compreender um perfil lateral retangular.

6. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela primeira parte externa compreender: primeiro afilador (62) que define primeiro perfil afilado; e primeira parte plana que define a primeira superfície externa.

7. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fixador compreender uma arruela (30) que possui uma parte intermediária uniforme que define a parte interna.

8. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela arruela (30) compreender: primeira espessura (49) antes da instalação no sistema de fixação deformável (52) que é igual à soma da espessura da parte intermediária (43a) medida longitudinalmente ao longo da parte intermediária da forma e espessura escalonada (45) medida longitudinalmente ao longo do pelo menos um estágio, em que, quando instalada no sistema de fixação deformável (52), a arruela possui segunda espessura (43b) igual à espessura da parte intermediária (43a) devido à deformação da arruela (30).

9. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela arruela (30) compreender adicionalmente pelo menos uma segunda parte externa formada integralmente com a parte intermediária uniforme (72) que se protubera para fora a partir da parte intermediária uniforme (72), em que o segundo lado define segunda superfície externa delimitada por segunda dimensão máxima externa (67) menor que a dimensão máxima interna (71).

10. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela primeira parte externa compreender primeiro perfil lateral retangular.

11. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por pelo menos uma segunda parte externa compreender segundo perfil lateral retangular.

12. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por pelo menos uma primeira parte externa compreender: primeiro afilador (62) que define primeiro perfil afilado; e primeira parte plana que define a primeira superfície externa.

13. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por pelo menos uma segunda parte externa compreender: segundo afilador (62) que define segundo perfil afilado; e segunda parte plana que define a segunda superfície externa.

14. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo membro de encaixe compreender um fixador não deformável que possui pelo menos uma parte externa, em que o fixador não deformável em pelo menos uma parte externa entra em contato com o membro deformável para deformar o membro deformável.

15. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fixador não deformável compreender um parafuso (100) que possui uma haste (104) e cabeça (102), em que a cabeça (102) inclui uma superfície inferior que inclui pelo menos um estágio (110) que define a pelo menos uma parte externa e o pelo menos um estágio encaixa-se com o membro deformável para deformar o membro deformável e continua a deformar o membro deformável até que a parte externa entre em contato com o membro deformável em carga de compressão desejada.

16. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo membro deformável receber o parafuso (100) e compreender uma arruela (30) ou componente comprimido.

17. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fixador não deformável compreender um fixador de rebite que se veda com o membro deformável e o rebita.

18. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo membro deformável compreender um material de sustentação.

19. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fixador de rebite compreender um parafuso (200) que possui uma haste (204) e cabeça (202), em que a cabeça (202) inclui um lado inferior que inclui pelo menos um estágio que define a pelo menos uma parte externa e o pelo menos um estágio (210) encaixa-se com o material de sustentação para deformar, rebitar e vedar o material de sustentação.

20. SISTEMA DE FIXAÇÃO DEFORMÁVEL de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fixador de rebite compreender uma ranhura de retenção (230), em que, quando o parafuso (200) for sustentado por meio do material de sustentação (220), uma parte do material de sustentação deformável flui para o interior da ranhura de retenção (230).