BR102014003920A2 - conjunto de acoplamento elástico - Google Patents
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Abstract
conjunto de acoplamento elástico. um conjunto de acoplamento elástico inclui um primeiro componente compreendendo um material substancialmente rígido e um orifício definido por uma parede de orifício. o conjunto também inclui um segundo componente elasticamente deformável tendo uma porção recortada. o segundo componente elasticamente deformável também inclui uma parede externa do segundo componente removivelmente engatada com a parede de orifício, em que o segundo componente é disposto substancialmente dentro do orifício. o conjunto de acoplamento elástico inclui ainda um terceiro componente removivelmente engatado com a porção recortada do segundo componente elasticamente deformável, em que o segundo componente elasticamente deformável é configurado para deformar elasticamente próximo da porção recortada por contato com uma superfície externa do terceiro componente.
Description
“CONJUNTO DE ACOPLAMENTO ELÁSTICO” CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção se refere a componentes de acoplamento, e mais particularmente a um conjunto de acoplamento elástico, assim como um método de montar elasticamente tais componentes.
ANTECEDENTES
[0002] Atualmente, componentes que devem ser acoplados entre si em um processo de fabricação são submetidos a variação de posição com base nas disposições de acoplamento entre os componentes. Uma disposição comum inclui componentes mutuamente localizados um com respeito ao outro por elementos de alinhamento machos de 2 vias e/ou 4 vias, tipicamente estruturas subdimensionadas que são recebidas em correspondentes elementos de alinhamento fêmeas superdimensionados tais como as orifícios na forma de aberturas e/ou fendas. Alternativamente, fita de dupla face, adesivos ou processos de soldagem podem ser empregados para acoplar peças. Independentemente da disposição de acoplamento precisa, há uma folga entre pelo menos uma porção dos elementos de alinhamento que é predeterminada para atender as tolerâncias previstas de tamanho e variação de posição dos elementos de acoplamento como um resultado de variâncias de manufatura (ou fabricação). Como um resultado, a ocorrência de variação de posição significante entre os componentes acoplados é possível, o que pode contribuir para a presença de intervalos indesejavelmente grandes e variáveis e de resto um mau encaixe. A folga entre os elementos de alinhamento e afixação pode levar a movimento relativo componentes acoplados, o que contribuiu para uma má qualidade percebida. Efeitos indesejáveis adicionais incluem rangido e ruído dos componentes acoplados, por exemplo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0003] Em uma forma de realização exemplificativa, um conjunto de acoplamento elástico inclui um primeiro componente compreendendo um material substancialmente rígido e um orifício definido por uma parede de orifício. O conjunto também inclui um segundo componente elasticamente deformável tendo uma porção recortada. O segundo componente elasticamente deformável também inclui uma parede externa do segundo componente remo vivei mente engatada com a parede de orifício, em que o segundo componente é disposto substancialmente dentro do orifício. O conjunto de acoplamento elástico inclui ainda um terceiro componente removível mente engatado com a porção recortada do segundo componente elasticamente deformável, em que o segundo componente elasticamente deformável é configurado para deformar elasticamente próximo da porção recortada por contato com uma superfície externa do terceiro componente.
[0004] Em outra forma de realização exemplificativa, um método de montar elasticamente componentes de acoplamento é previsto. O método inclui engatar um primeiro componente compreendendo um material substancialmente rígido com um segundo componente elasticamente deformável compreendendo um material elasticamente deformável próximo de uma parede de orifício do primeiro componente. O método também inclui inserir um terceiro componente em uma porção recortada do segundo componente elasticamente deformável, em que o segundo componente elasticamente deformável e terceiro componente formam uma interferência por contato próximo de uma superfície externa do terceiro componente e uma borda de porção recortada da porção recortada. O método inclui ainda deformar elasticamente o segundo componente elasticamente deformável próximo da borda de porção recortada da porção recortada por contato com a superfície externa do terceiro componente.
[0005] As características e vantagens acima e outras características e vantagens da invenção são prontamente aparentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção quando tomada em associação com os desenhos anexos.
DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS
[0006] Outros características, vantagens e detalhes aparecem, a título de exemplo apenas, na seguinte descrição detalhada de formas de realização, a descrição detalhada referindo-se aos desenhos em que: [0007] A FIG. 1 é uma vista em planta de um conjunto de acoplamento elástico.
[0008] A FIG. 2 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha 2-2, ilustrando o engate entre um primeiro componente e um segundo componente do conjunto de acoplamento elástico.
[0009] A FIG. 3 é uma vista em perspectiva do engate entre o segundo componente e um terceiro componente do conjunto de acoplamento elástico.
[00010] A FIG. 4 é uma vista em planta de engate entre o segundo componente e o terceiro componente de acordo com outro aspecto da invenção.
[00011] A FIG. 5 é um fluxograma ilustrando um método de montar elasticamente componentes de acoplamento do conjunto de acoplamento elástico.
DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REAFIZAÇÃO
[00012] Com referência às FIGS. 1 e 2, um conjunto de acoplamento elástico 10 é ilustrado. O conjunto de acoplamento elástico 10 compreende componentes de acoplamento, tais como um primeiro componente 12 e um segundo componente elasticamente deformável 14 que são configurados para serem engatados um com o outro. Em uma forma de realização, o conjunto de acoplamento elástico 10 é empregado em uma aplicação veicular. Porém, deve ser entendido que os componentes podem ser associados com numerosas outras aplicações e indústrias, tais como aplicações em utensílios domésticos e aeroespaciais, por exemplo.
[00013] O primeiro componente 12 é formado de um material substancial mente rígido, tal como metal em chapa, por exemplo, enquanto o segundo componente elasticamente deformável 14 é pelo menos parcialmente formado de um material elasticamente deformável, que vai ser descrito em detalhe abaixo. A natureza elasticamente deformável do segundo componente elasticamente deformável 14 proporciona um inserto tendo uma interface flexível para os componentes se acoplarem ou se acoplarem indiretamente com o primeiro componente 12.
[00014] Em uma posição engatada, o segundo componente elasticamente deformável 14 é substancialmente disposto dentro de um orifício 16 do primeiro componente 12 que é definido por uma parede de orifício 18. O segundo componente elasticamente deformável 14 inclui uma parede externa do segundo componente 20 que engata o primeiro componente 12 próximo da parede de orifício 18. O engate entre o primeiro componente 12 e o segundo componente elasticamente deformável 14 pode ser facilitado por numerosas estruturas de acoplamento contempladas que proporcionam engate removível entre os componentes. Uma tal estrutura inclui uma disposição de lingueta e ranhura. Como mostrado na FIG. 2, a parede externa do segundo componente 20 inclui um entalhe perimetral 22 que se estende em torno da parede externa do segundo componente 20, com o entalhe perimetral 22 configurado para receber encaixadamente a parede de orifício 18 no mesmo. Alternativamente, a parede de orifício 18 do primeiro componente 12 pode incluir um entalhe configurado para receber encaixadamente pelo menos uma porção da parede externa do segundo componente 20 no mesmo. Qualquer uma disposição, ou uma combinação das mesmas, proporcionam um engate de “encaixe por pressão” entre o primeiro componente 12 e o segundo componente elasticamente deformável 14. Como assinalado acima, é contemplado que o segundo componente elasticamente deformável 14 é removivelmente engatado dentro do orifício 16 do primeiro componente 12, deste modo proporcionando flexibilidade intercambiável entre segundos componentes elasticamente deformáveis inseridos, assim como proporcionando a capacidade de incorporar o segundo componente elasticamente deformável 14 em primeiros componentes existentes como um elemento acrescentável.
[00015] Com referência à FIG. 3, o segundo componente elasticamente deformável 14 é empregado como um intermediário entre o primeiro componente 12 (FIG. 1) e um terceiro componente 24 que deve ser acoplado e alinhado com o primeiro componente 12. Mais especificamente, o terceiro componente 24 é uma porção macho que pode se estender a partir de incontáveis estruturas ou componentes (não ilustrados) que deve ser acoplado e alinhado com o primeiro componente 12.
[00016] O segundo componente elasticamente deformável 14 inclui uma porção recortada 26 definida por uma borda de porção recortada 28. A porção recortada 26 é configurada para engatar e receber o terceiro componente 24. Mais particularmente, a borda de porção recortada 28 engata uma superfície externa 30 do terceiro componente 24 por inserção do terceiro componente 24 na porção recortada 26 do segundo componente elasticamente deformável 14. A porção recortada 26 pode ser formada em numerosos formatos e em várias posições do segundo componente elasticamente deformável 14. Na forma de realização ilustrada, a porção recortada 26 compreende uma seção de pescoço 32 e pelo menos uma seção de bulbo externa 34. A seção de pescoço 32 é mais estreita do que a pelo menos uma seção de bulbo externa 34 e inclui um largura de seção de pescoço 36 (FIG. 4).
[00017] O terceiro componente 24 pode ser formado em numerosas geometrias e na forma de realização ilustrada compreende um membro substancialmente tubular que ser maciço ou pode incluir uma porção oca no mesmo. Independentemente da geometria precisa do terceiro componente 24, o terceiro componente 24 inclui uma largura de superfície externa 38 que é maior do que a largura de seção de pescoço 36. Embora um único segundo componente elasticamente deformável e um único terceiro componente sejam referenciados, formas de realização do conjunto de acoplamento elástico 10 incluem uma pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis e uma pluralidade de terceiros componentes, como vai ser descrito em detalhe abaixo.
[00018] Como vai ser aparente a partir da descrição aqui, a natureza elasticamente deformável do segundo componente elasticamente deformável, em combinação com as orientações particulares descritas acima, facilita alinhamento preciso do terceiro componente 24 (e qualquer estruturas ou componentes afixados ao mesmo) em relação ao primeiro componente 12 contribuindo para variação de posição dos elementos de retenção e/ou de localização do primeiro componente 12 e/ou do terceiro componente 24 que estão inerentemente presentes devido aos processos de fabricação. Os benefícios de auto-alinhamento associados com o conjunto de acoplamento elástico 10 vão ser descritos em detalhe abaixo.
[00019] O terceiro componente 24 é posicionado e engatado com a porção recortada 26 do segundo componente elasticamente deformável 14 por translação do terceiro componente 24 para o segundo componente elasticamente deformável 14, assim como o primeiro componente 12. Mais particularmente, a superfície externa 30 do terceiro componente 24 engata a borda de porção recortada 28 próximo da seção de pescoço 32. Subsequente translação resulta em uma deformação elástica do segundo componente elasticamente deformável 14. Especificamente, como assinalado acima, a largura de seção de pescoço 36 é menor do que a largura de superfície externa 38, deste modo assegurando contato entre o terceiro componente 24 e a seção de pescoço 28 do segundo componente elasticamente deformável 14.
[00020] Em outra forma de realização (FIG. 4), o terceiro componente 24 é também pelo menos parcialmente formado de um material elasticamente deformável. Em uma tal forma de realização, o terceiro componente 24 é configurado para deformar elasticamente por contato com a porção recortada 26 do segundo componente elasticamente deformável 14.
[00021] Qualquer material elasticamente deformável apropriado pode ser usado para o segundo componente elasticamente deformável 14, assim como para o terceiro componente 24 em uma forma de realização elasticamente deformável. O termo “deformável elasticamente” refere-se a componentes, ou porções de componentes, incluindo elementos do componente, compreendendo materiais tendo uma característica de deformação geralmente elástica, em que o material é configurado para sofrer uma mudança resilientemente reversível em seu formato, tamanho, ou ambos, em resposta à aplicação de uma força. A força que causa a deformação resilientemente reversível ou elástica do material pode incluir uma de uma força de tração, de compressão, de cisalhamento, de flexão ou de torção, ou várias combinações destas forças. Os materiais elasticamente deformáveis podem apresentar deformação elástica linear, por exemplo aquela descrita de acordo com a lei de Hooke, ou deformação elástica não linear.
[00022] Numerosos exemplos de materiais que podem formar pelo menos parcialmente os componentes incluem vários metais, polímeros, cerâmicas, materiais inorgânicos ou vidros, ou compósitos de quaisquer dos materiais acima mencionados, ou quaisquer outras combinações dos mesmos. Muitos materiais compósitos são considerados, incluindo vários polímeros, carregados incluindo polímeros carregados com vidro, cerâmica, metal e material inorgânico, particularmente polímeros carregados com vidro, metal, cerâmica, inorgânicos ou fibras de carbono. Qualquer morfologia adequada de carga pode ser empregada, incluindo todos os formatos e tamanhos de particulados ou fibras. Mais particularmente qualquer tipo apropriado de fibra pode ser usado, incluindo fibras contínuas e descontínuas, panos tecidos e não tecidos, feltros ou estopas, ou uma combinação dos mesmos. Qualquer metal apropriado pode ser usado, incluindo várias qualidades e ligas de aço, ferro fundido, alumínio, magnésio ou titânio, ou compósitos dos mesmos, ou quaisquer outras combinações dos mesmos. Os polímeros podem incluir polímeros ou termoplásticos ou termofixos polímeros, ou compósitos dos mesmos, ou quaisquer outras combinações dos mesmos, incluindo uma ampla variedade de copolímeros e mesclas de polímeros. Em uma forma de realização, um material plástico preferido é um tendo propriedades elásticas de modo a se deformar elasticamente sem fratura, como por exemplo, um material compreendendo um polímero de acrilonitrila butadieno estireno (ABS), e mais particularmente uma mescla de polímero de policarbonato e ABS (PC/ABS), tal como um ABS acrílico. O material pode estar em qualquer forma e ser formado ou fabricado por qualquer processo adequado, incluindo metal estampado ou conformado, compósito ou quaisquer outras chapas, peças forjadas, peças extrusadas, peças prensadas, peças fundidas, ou peças moldadas e similares, para incluir os elementos deformáveis aqui descritos. O material, ou os materiais, pode(m) ser selecionado(s) para proporcionar uma característica de resposta elástica predeterminada do segundo componente elasticamente deformável 14 e do terceiro componente 24, se elasticamente deformável. A característica de resposta elástica predeterminada pode incluir, por exemplo, um módulo elástico predeterminado.
[00023] A posição precisa onde o engate entre a superfície externa 30 e a porção recortada 26 ocorre vai variar dependendo da variância de posição imposta por fatores de fabricação. Devido às propriedades elasticamente deformáveis do material elástico compreendendo o segundo componente elasticamente deformável 14, a criticalidade da localização inicial de engate é reduzida. Uma inserção adicional do terceiro componente 24 na porção recortada 26 por fim leva a uma posição completamente engatada do terceiro componente 24. Na posição completamente engatada, um engate encaixado apertado entre o terceiro componente 24 e o primeiro componente 12 é obtido por interferência por contato entre a superfície externa 30 e a borda de porção recortada 28. Uma tal condição é assegurada dimensionando a largura de superfície externa 38 para ser maior do que a largura de seção de pescoço 36. A interferência entre o terceiro componente 24 e a porção recortada 26 causa deformação elástica próximo da porção recortada 26 e o terceiro componente 24, seja o terceiro componente 24 composto de um material elasticamente deformável ou não. A maleabilidade dos materiais reduz os problemas associadas com variância de posição.
[00024] Em uma forma de realização, o primeiro componente 12 pode incluir uma pluralidade de orifícios configurados para receber um pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis. Adicionalmente, uma pluralidade de terceiros componentes pode ser incluída. A pluralidade de terceiros componentes pode ser removivelmente engatada dentro de uma única porção recortada de um único segundo componente elasticamente deformável e/ou pode ser removivelmente engatado dentro de porções recortadas da pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis. A deformação elástica da pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis rateia elasticamente quaisquer erros de posição do primeiro componente 12 e do terceiro componente 24. Em outras palavras, intervalos e/ou desalinhamento que iriam de outro modo estar presentes devido a erros de posição associados com porções ou segmentos do primeiro componente 12 e do terceiro componente 24, particularmente elementos de localização e de retenção. Especificamente, a variância de posição de cada terceiro componente 24 é compensada pelos terceiros componentes restantes para ratear de modo agregado a variância de posição de cada componente. O rateio elástico proporciona deformação elástica da(s) interface(s) entre componentes acoplados, em que a deformação média proporciona um alinhamento preciso, a variância de posição de fabricação sendo minimizada para Xmin, definido por Xmin = XVN, em que X é variância de posição de fabricação dos elementos de localização dos componentes acoplados e N é o número de elementos inseridos. Para obter rateio elástico, um componente elasticamente deformável é configurado para ter pelo menos um elemento e sua(s) superfície(s) de contato que é sobretensionada e proporciona um encaixe por interferência com um elemento de acoplamento de outro componente e sua(s) superfície(s) de contato. A condição sobretensionada e o encaixe por interferência deformam resilientemente e reversivelmente (elasticamente) pelo menos um dentre o pelo menos um elemento ou o elemento de acoplamento, ou ambos os elementos. A natureza resilientemente reversível destes elementos dos componentes permite inserção e retirada repetitivas dos componentes o que facilita sua montagem e desmontagem. A variância de posição dos componentes podem resultar em forças variáveis sendo aplicadas sobre regiões das superfícies de contato que são sobretensionadas e engatadas durante a inserção do componente em um condição de interferência. Deve ser apreciado que um único componente inserido pode ser elasticamente rateado com respeito a um comprimento do perímetro do componente. Os princípios de rateio elástico são descritos em detalhe no pedido de patente US copendente do mesmo requerente N°. 13/187,675, cuja descrição é incorporada por referência aqui na sua totalidade. As formas de realização descritas acima proporcionam a capacidade de converter um componente existente que não é compatível com os princípios de rateio elástico acima-descritos em um conjunto que realmente facilita o rateio elástico e os benefícios associados com o mesmo.
[00025] Um método de montar elasticamente componentes de acoplamento 100 é também previsto, como ilustrado na. 5, e com referência às FIGS. 1-4. O conjunto de acoplamento elástico 10, e mais especificamente a natureza elasticamente deformável do segundo componente elasticamente deformável 14, foram anteriormente descritos e componentes estruturais específicos não precisam ser descritos em mais detalhe. O método 100 inclui engatar 102 o primeiro componente 12 com o segundo componente elasticamente deformável 14 próximo da parede de orifício 18 do primeiro componente 12. O método 100 também inclui inserir 104 o terceiro componente 24 na porção recortada 26 do segundo componente elasticamente deformável 14, em que o segundo componente elasticamente deformável 14 e o terceiro componente 24 formam um interferência por contato próximo da superfície externa 30 do terceiro componente 24 e a borda de porção recortada 28. O método 100 inclui ainda deformar elasticamente 106 o segundo componente elasticamente deformável 14 próximo da borda de porção recortada 28 da porção recortada 26 por contato com a superfície externa 30 do terceiro componente 24.
[00026] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a formas de realização exemplificativas, vai ser entendido por aqueles especializados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem substituir elementos da mesma sem sair do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção sem sair do seu escopo essencial. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada às formas de realização particulares descritas, mas que esta invenção vã incluir todas as formas de realização que caiam dentro do escopo da invenção.
REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1. Conjunto de acoplamento elástico, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro componente um material substancial mente rígido e um orifício definido por uma parede de orifício; um segundo componente elasticamente deformável compreendendo: uma porção recortada; e uma parede externa do segundo componente removível mente engatada com a parede de orifício, em que o segundo componente elasticamente deformável é disposto substancialmente dentro do orifício; e um terceiro componente removivelmente engatado com a porção recortada do segundo componente elasticamente deformável, em que o segundo componente elasticamente deformável é configurado para deformar elasticamente próximo da porção recortada por contato com uma superfície externa do terceiro componente.
2. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede externa do segundo componente compreende um entalhe perimetral configurado para receber encaixadamente a parede de orifício no mesmo.
3. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede de orifício do primeiro componente compreende um entalhe configurado para receber encaixadamente a parede externa do segundo componente no mesmo.
4. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção recortada compreende uma seção de pescoço configurada para receber o terceiro componente.
5. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a seção de pescoço compreende uma largura de seção de pescoço e a superfície externa do terceiro componente compreende uma largura de superfície externa, sendo que a largura de superfície externa é maior do que a largura de seção de pescoço.
6. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro componente compreende um material elasticamente deformável configurado para deformar elasticamente por contato com a porção recortada do segundo componente elasticamente deformável.
7. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma condição de interferência por contato próximo de uma interface entre a superfície externa do terceiro componente e uma seção de pescoço da porção recortada do segundo componente elasticamente deformável.
8. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis removivelmente engatados com o primeiro componente.
9. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis é removivelmente engatada com uma pluralidade de orifícios do primeiro componente.
10. Conjunto de acoplamento elástico de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma posição completamente engatada de uma pluralidade de terceiros componentes, em que a posição completamente engatada compreende interferência por contato entre a superfície externa de cada de um da pluralidade de terceiros componentes e a porção recortada da pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis, em que uma quantidade de deformação da pluralidade de segundos componentes elasticamente deformáveis é rateada de modo agregado.
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