BRPI0614815A2

BRPI0614815A2 - junta aparafusada com folga zero

Info

Publication number: BRPI0614815A2
Application number: BRPI0614815-8A
Authority: BR
Inventors: Benjamin N Lang
Original assignee: Acument Ip Llc
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2011-04-12
Also published as: JP2012112530A; ES2566728T3; CA2618793A1; WO2007021638A2; JP5133885B2; CA2618793C; JP2009505023A; WO2007021638A3; US7717659B2; HK1138345A1; EP1915540B1; US20070036635A1; JP5235037B2; EP1915540A2; CN101583803A; CN101583803B; EP1915540A4

Abstract

JUNTA APARAFUSADA COM FOLGA ZERO A presente invenção refere-se a junta aparafusada, que é formada pelo uso de um parafuso (20, 20a) tendo um ressalto aparafusado (44,21a) para formação a frio de uma luva deformável (46, 46a) a fim de proporcionar um encaixe de "folga zero". Especificamente, de preferência, uma pluralidade de juntas aparafusadas são usadas para unir uma engrenagem anu- lar (42) a um cárter de diferencial (58). à medida que os paraf usos são instalados no cárter de diferencial (58) e engrenagem anular (42), ressaltos afunilados (44, 21 a) nos parafusos (20) dilatam as luvas deformáveis (46, 46a) contatam paredes internas de furos passadores (56) no cárter de diferencial (58).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "JUNTAAPARAFUSADA COM FOLGA ZERO".

Antecedentes

A presente invenção refere-se, de um modo geral, a juntas apa-rafusadas e, mais especificamente, a uma junta aparafusada com folga zero,tal como para uso na junção de uma engrenagem anular a um cárter de dife-rencial.

Uma aplicação em que se tem tentado usar as juntas aparafu-sadas é na junção de uma engrenagem anular a um cárter de diferencial.Contudo, em geral as juntas aparafusadas não são capazes de impedir aengrenagem de se mover em relação ao cárter de diferencial. Isso é porqueos parafusos não são capazes de produzir tensão suficiente para impedir aengrenagem de deslizar, o que, por sua vez, faz com que os parafusos ve-nham para fora da junta.

Um método corrente de junção de uma engrenagem anular a umcárter de diferencial utiliza padrões circulares correspondentes de uma plura-lidade de furos passadores no cárter de diferencial e uma pluralidade de fu-ros roscados na engrenagem anular. Esse desenho tem causado preocupa-ções com a capacidade de tolerância de posição de furo das instalações defabricação. Como um resultado, o desafio é desenvolver uma maneira defixação do cárter de diferencial à engrenagem anular que estará tolerante aoalinhamento e minimizará o deslizamento de engrenagem enquanto a en-grenagem anular é submetida a uma carga substancial por um número eciclos.

Objetivos e Sumários

Um objetivo de uma modalidade da presente invenção é propor-cionar uma junta aparafusada de folga zero, que pode ser usada, por exem-plo, para unir uma engrenagem anular a um cárter de diferencial.

Outro objetivo de uma modalidade da presente invenção é pro-porcionar uma junta aparafusada de folga zero, a qual pode ser usada comoum meio de fixar um cárter de diferencial à engrenagem anular que é tole-rante ao alinhamento e minimiza o deslizamento da engrenagem, enquantoa engrenagem anular é submetida a uma carga substancial por um númerode ciclos.

Resumidamente e de acordo com pelo menos um dos objetivosprecedentes, uma modalidade da presente invenção proporciona uma juntaaparafusada que é formada pelo uso de um parafuso tendo um ressalto afu-nilado para formar a frio uma luva deformável a fim de proporcionar um en-caixe de "folga zero". Especificamente, de preferência, uma pluralidade dejuntas aparafusadas são usadas para unir uma engrenagem anular a umcárter de diferencial. À medida que os parafusos são instalados no cárter dediferencial e na engrenagem anular, ressaltos afunilados nos parafusos dila-tam luvas deformáveis até que os diâmetros externos das luvas contatemparedes internas de furos passadores no cárter de diferencial.

Breve Descrição dos Desenhos

A organização e a maneira da estrutura e da operação da inven-ção, junto com outros objetivos e vantagens da mesma, podem ser melhorcompreendidas através de referência à descrição seguinte, tomada em con-junto com os desenhos anexos, em que numerais de referência semelhantesidentificam elementos semelhantes em que:

A figura 1 é uma vista seccional transversal de uma junta apara-fusada que está de acordo com uma modalidade da presente invenção,mostrando a condição antes da aplicação de uma carga de cisalhamento;

A figura 2 é similar à figura 1, mas mostra a junta aparafusadaapós uma carga de cisalhamento ter sido aplicada, mostrando movimentomáximo entre o cárter de diferencial e a engrenagem anular;

A figura 3 mostra a luva antes da instalação do parafuso;

A figura 4 mostra a luva após a instalação do parafuso;

A figura 5 proporciona um gráfico da carga de tração sobre osparafusos vs tempo, devido à formação a frio da luva, durante a instalação;

A figura 6 proporciona um gráfico do torque (em Ib-pés) sobre aengrenagem anular vs. Ângulo de rotação (em graus) entre a engrenagemanular e o cárter de diferencial;

A figura 7 é uma vista de topo do parafuso;A figura 8 é uma vista de topo da luva;

A figura 9 é uma vista seccional transversal, lateral, da luva, to-mada ao longo da linha 9 - 9 da figura 8;

A figura 10 mostra um corte do cárter de diferencial;

A figura 11 é uma vista seccional transversal tomada ao longoda linha 11 -11 da figura 10;

A figura 12 mostra um corte da engrenagem anular;

A figura 13 é uma vista seccional transversal, tomada ao longoda linha 13 -13 da figura 12;

A figura 14 mostra uma modalidade alternativa que inclui umaconfiguração de retenção;

A figura 15 mostra uma vista detalhada, em primeiro plano, deuma porção circundada da figura 14; e

A figura 16 mostra um parafuso preferido para uso com a pre-sente invenção.

Descrição

Embora a presente invenção possa ser suscetível a uma moda-lidade em formas diferentes, são mostradas nos desenhos e serão descritasaqui em detalhes suas modalidades com a compreensão de que a presentedescrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da inven-ção e não é pretendido limitar a invenção àquela aqui descrita e ilustrada .

A presente invenção é dirigida a uma junta aparafusada de folgazero que pode ser usada, por exemplo, como uma maneira de prender umcárter de diferencial a uma engrenagem anular que é tolerante ao de ali-nhamento e minimiza o deslizamento de engrenagem enquanto a engrena-gem anular é submetida a uma carga substancial por um número de ciclos.

Conforme mostrado nas figuras 1 e 2, a junta aparafusada con-siste em um parafuso 20 tendo uma cabeça 22, que, de preferência, tem umperfil de hexágono 24, conforme mostrado na figura 7. Naturalmente, a ca-beça 22 pode ter um outro perfil que não hexágono. Uma porção rosqueada26 é proporcionada em uma porção de eixo 28 do parafuso 20, próximo auma extremidade oposta 30 do parafuso 20. Um adesivo 32, tal como umPrecoat 80 pode ser aplicado a uma seção 34 da porção rosqueada 26 doparafuso 20, de modo que o adesivo 32, quando aplicado, permite o início doesforço de um dedo para uma revolução, após o primeiro engate com a en-grenagem anular, como será descrito abaixo. Conforme mostrado nas figu-ras 1 - 4, um ressalto afunilado 44 é proporcionado, em geral, entre a porçãorosqueada 26 e a cabeça 22 do parafuso 20. Com relação ao material, o pa-rafuso 20 pode ser formado, por exemplo, de ESS-M1A170-B Grau 8 ou 8.2.Como será discutido mais completamente aqui abaixo, o ressalto 44 pode,na verdade, ser proporcionado como arredondado (vide a figura 16) de issoé realmente preferido por razões discutidas mais tarde aqui abaixo.

Além do parafuso 20, a junta aparafusada também inclui umaluva 46, conforme mostrado nas figuras 1 - 4, 8 e 9. Conforme mostrado nasfiguras 8 e 9, a luva 46 é, em geral, circular, tendo um furo passador 48.Como tal, a luva 46 tem um diâmetro interno 50 e um diâmetro externo 52.De preferência, o diâmetro interno 50 da luva 46 é menor do que a larguraou diâmetro 36 da porção de eixo 28 do parafuso 20, de modo que o ressaltoafunilado 44 do parafuso 20 deforma a luva 46, quando o parafuso 20 é ins-talado, isto é, é rosqueavelmente encaixado com ao engrenagem anular 42.De preferência, o diâmetro externo 52 da luva 46 é menor do que um diâme-tro 54 de uma abertura ou furo passador 56 correspondente, o qual é pro-porcionado em um cárter de diferencial 58, de modo que a luva 46 pode serinserida no furo passador 56 no cárter de diferencial 58. Adicionalmente, depreferência, um diâmetro 60 da porção de cabeça 22 do parafuso 20 é maiordo que o diâmetro 54 do furo passador 56 no cárter de diferencial 58. Comotal, quando instalada, a cabeça 22 do parafuso 20 assenta contra o cárter dediferencial 58, conforme mostrado nas figuras 1, 2 e 4. A luva 46 pode serformada, por exemplo, de aço AISI 1010.

Com relação ao cárter de diferencial 58, a figura 10 mostra umaseção do cárter de diferencial 58, ilustrando a abertura ou furo passador 56nela proporcionado. A figura 11 é uma vista seccional transversal tomada aolongo da linha 11 - 11 da figura 10. Com relação à engrenagem anular 42, afigura 12 mostra um corte da engrenagem anular 42, ilustrando um furo ros-cado 40 nela proporcionado. A figura 13 é uma vista seccional transversaltomada ao longo da linha 13 -13 da figura 12.

A figura 3 mostra a condição da luva 46, antes que o parafuso20 seja instalado. Conforme mostrado, a forma da luva 46 é consistente comaquela que é mostrada na figura 9. Durante instalação do parafuso 20, a ca-beça 22 do parafuso 20 é girada, fazendo com que a porção rosqueada 26do parafuso 20 venha a se rosquear no furo roscado 40, o qual é proporcio-nado na engrenagem anular 42. À medida que a porção rosqueada 26 serosqueia no furo 40, o ressalto afunilado 44 do parafuso 20 forma a luva 46,conforme mostrado na figura 4 (vide também as figuras 1 e 2), assim, fazen-do com que a superfície externa 64 da luva 46 encaixe contatavelmente umaparede interna 62 do cárter de diferencial 58, assim, proporcionando um en-caixe de "folga zero". A figura 5 proporciona um gráfico da carga de traçãosobre o parafuso vs tempo, devido à formação a frio da luva durante a insta-lação.

Para unir completamente a engrenagem anular ao cárter de dife-rencial, de preferência, uma pluralidade de juntas aparafusadas são usadas.

A figura 1 mostra a junta aparafusada antes da aplicação de uma carga decisalhamento e a figura 2 mostra a junta aparafusada após uma carga decisalhamento ter sido aplicada, mostrando o movimento máximo entre o cár-ter de diferencial 58 e engrenagem anular 42. Conforme mostrado, enquantoo cárter de diferencial 58 se move lateralmente em relação à engrenagemanular 42 e o parafuso 20, o parafuso 20 e a luva 46 resistem ao movimentorelativo entre o cárter de diferencial 58 e a engrenagem anular 42, que, adi-cionalmente, reduz a tendência do parafuso 20 para retroceder da junta, depreferência, mesmo quando o cárter de diferencial 58 é submetido a umacarga substancial por um número de ciclos. A figura 6 proporciona um gráfi-co do torque (em Ib - pés) da engrenagem anular vs ângulo de rotação (emgraus) entre a engrenagem anular e o cárter de diferencial.

A figura 14 mostra uma modalidade preferida da luva 46 (identi-ficada como 46a na figura 14), em que o recurso de retenção é proporciona-do, especificamente três depressões 66a, igualmente espaçada, na superfí-cie externa 64a da luva 46a e uma virola interna ou protrusão 67a. O recursode retenção proporciona que o parafuso 20 e a luva 46a possam ser forneci-das de modo que a luva 46a fique retida no parafuso 20, pronto para instala-ção em um cárter de diferencial e engrenagem anular e isso é preferido . Afigura 15 mostra uma vista detalhada, em primeiro plano, de uma porçãocircundada da figura 14.

A figura 16 mostra um parafuso preferido 20a para uso com apresente invenção. O parafuso 20a inclui uma porção de raio ou arredonda-da 21a. A finalidade do raio 21a é proporcionar uma transição mais suave,quando introduzindo a luva 46 e diminuir a carga requerida para extrudar aluva 46.

Embora modalidades da presente invenção sejam mostradas edescritas, é considerado que aqueles versados na técnica podem sugerirvárias modificações da presente invenção, sem afastamento do espírito e doescopo da descrição.

Claims

1. Método de formação de uma junta aparafusada para prenderuma primeira estrutura a uma segunda estrutura, o referido método caracte-rizado pelo fato de compreender: fornecimento de um parafuso compreen-dendo uma cabeça e uma porção de eixo que se estende da cabeça, a refe-rida porção de eixo compreendendo uma porção rosqueada e uma porçãonão rosqueada, que é disposta entre a cabeça do parafuso e a porção ros-queada, a referida porção não rosqueada tendo uma largura; fornecimentode uma luva que é disposta na primeira estrutura e que inclui um furo passa-dor, a referida luva tendo um diâmetro interno definido pelo furo passador,em que o referido diâmetro interno da referida luva é menor do que a largurada porção não rosqueada da porção de eixo do parafuso; fornecimento deum furo rosqueado na segunda estrutura; inserção da porção de eixo do pa-rafuso através do furo passador da luva; simultaneamente, rosqueamento daporção rosqueada da porção de eixo do parafuso no furo rosqueado na se-gunda estrutura ao mesmo tempo em que se tem a porção não rosqueadada porção de eixo do parafuso deformando a luva; e continuando a rosqueara porção rosqueada da porção de eixo do parafuso no furo rosqueado nasegunda estrutura até que a porção de cabeça do parafuso contata a primei-ra estrutura, assim, formando a junta aparafusada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de compreender o fornecimento de um adesivo pelo menos emuma porção da porção de eixo do parafuso.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a cabeça do parafuso ter um perfil de hexágono.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a porção não rosqueada compreender uma porção afunilada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, ainda caracterizadopelo fato de a porção afunilada incluir um raio.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a primeira estrutura compreender um cárter de diferencial e asegunda estrutura compreender uma engrenagem anular.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a luva ter uma superfície externa e uma pluralidade de depres-sões, que estão dispostas na superfície externa.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a luva ter uma superfície interna e a superfície interna incluiruma virola.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizadopelo fato de a luva ter uma superfície externa e uma superfície interna, emque a superfície externa inclui uma pluralidade de depressões e em que asuperfície interna inclui uma virola.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de a luva ser disposta em uma abertura na primeira estrutura, a referidaabertura sendo menor do que um diâmetro da cabeça do parafuso, massendo menor do que um diâmetro externo da luva.

11. Junta aparafusada que prende uma primeira estrutura a umasegunda estrutura, a referida junta aparafusada sendo caracterizada pelofato de compreender: um parafuso compreendendo uma cabeça e uma por-ção de eixo que se estende da cabeça, a referida porção de eixo compreen-dendo uma porção rosqueada e uma porção não rosqueada, que é dispostaentre a cabeça do parafuso e a porção rosqueada, a referida porção nãorosqueada tendo uma largura; uma luva que é disposta na primeira estruturae que inclui um furo passador, a luva tendo um diâmetro interno definido pelofuro passador, em que o referido diâmetro interno da referida luva é menordo que a largura da porção não rosqueada da porção de eixo do parafuso;um furo rosqueado na segunda estrutura, a referida porção rosqueada daporção de eixo do parafuso sendo rosqueavelmente encaixada com o furorosqueado na segunda estrutura, em que a referida porção não rosqueadada porção de eixo do parafuso é encaixada não rosqueavelmente com a lu-va, em que a porção de cabeça do parafuso está em contato com a primeiraestrutura, assim, proporcionando a junta aparafusada.

12. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, aindacaracterizada pelo fato de compreender um adesivo em pelo menos umaporção da porção de eixo do parafuso.

13. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizada pelo fato de a cabeça do parafuso ter um perfil de hexágono.

14. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizada pelo fato de a porção não rosqueada compreender uma porção afuni-lada.

15. Junta aparafusada, de acordo com a reivindicação 14, carac-terizada pelo fato de a porção afunilada incluir um raio.

16. Junta aparafusada, de acordo com a reivindicação 11, carac-terizada pelo fato de a primeira estrutura compreender um cárter de diferen-cial e a segunda estrutura compreender uma engrenagem anular.

17. Junta aparafusada, de acordo com a reivindicação 11, carac-terizada pelo fato de a luva ter uma superfície externa e uma pluralidade dedepressões que estão na superfície externa.

18. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizada pelo fato de a luva ter uma superfície interna e a superfície internainclui uma virola.

19. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizada pelo fato de a luva ter uma superfície externa e uma superfície inter-na, em que a superfície externa inclui uma pluralidade de depressões e emque a superfície interna inclui uma virola.

20. Junta articulada, de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizada pelo fato de a luva ser disposta em uma abertura na primeira estrutu-ra, a referida abertura sendo menor do que um diâmetro externo da luva.