BR102015025014A2 - Drilling screw method and assembly - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “MÉTODO E CONJUNTO DE PARAFUSO DE FURAÇÃO POR ESCOAMENTO”.

CAMPO DA TÉCNICA

[001] Este documento se refere geralmente ao campo de fixação mecânica e, mais particularmente, a um método e conjunto de parafuso de furação por escoamento.

ANTECEDENTES

[002] As estruturas de corpo em branco muitas vezes exigem técnicas de união unilateral a fim de criar montagens com projeto eficaz. Uma técnica consiste no aparafusamento de furação por escoamento (FDS), em que um prendedor rosqueado é aparafusado em uma junta de extrusão e/ou folha de metal e a “porca" é criada in situ durante o processo de inserção. Sob a instalação de um parafuso de furação por escoamento S em medida espessa, a pilha de material se eleva, ou quando a camada de topo do material de folha é maior que um tamanho dominante (por exemplo, maior do que 3 mm), um orifício de folga tem sido usado no passado na folha de material superior. Isso tem sido feito devido ao fato de que um fluxo de metal para acima durante a inserção do parafuso muitas vezes força um vão G entre as camadas L1, L2 da junta (consulte a Figura 1). Esse vão G é atenuado com a presença do orifício de folga.

[003] Embora um orifício de folga resolva de maneira eficaz o problema de vão, um orifício de folga é indesejável devido ao fato de que (1) enfraquece potencialmente a junta, (2) introduz uma concentração de tensão e (3) muitas vezes exige um sistema de visão durante o conjunto de corpo para assegurar que o parafuso de furação por escoamento seja inserido adequadamente no orifício de folga.

[004] A publicação do pedido de patente dos Estados Unidos no. 2013/0195579, designada para Ford Global Technologies, LLC, revela uma abordagem possível para eliminar a necessidade do orifício de folga. De acordo com as instruções desse documento, uma endentação ou em espaço vazio é fornecido em uma dentre as peças de trabalho a serem unidas com essa endentação voltada para dentro em direção a outra peça de trabalho a ser unida. O parafuso de fluxo é, então, inserido através da endentação com o material sendo deslocado para a endentação. Embora essa abordagem seja útil pelo fato de elimina a necessidade de um orifício de folga sob a fixação de peças de trabalho com um parafuso de furação por escoamento, deve ser observado que uma endentação formada em uma peça de trabalho voltada para a outra peça de trabalho que estão sendo unidas em conjunto pode não ser prontamente detectada de maneira visual ou de outro modo. Consequentemente, a abordagem revelada no documento '579 não é conveniente e nem sempre permite o conjunto mais eficaz em muitas situações.

[005] Esse documento se refere a um conjunto e método de parafuso de furação por escoamento novo e aperfeiçoado em que uma das peças de trabalho inclui uma ranhura exposta que pode ser detectada mais facilmente de maneira visual ou por outro meio, para assegurar que o parafuso de furação por escoamento seja posicionado adequadamente a fim de concluir o conjunto. SUMÁRIO

[006] De acordo com os propósitos e benefícios descritos no presente documento, é fornecido um conjunto novo e aperfeiçoado que compreende (a) primeira peça de trabalho que inclui uma primeira face e uma segunda face, (b) uma segunda peça de trabalho que inclui uma terceira face e (c) uma quarta face e um parafuso de furação por escoamento. A primeira e a segunda peças de trabalho são posicionadas em conjunto com a segunda face que está em contiguidade à terceira face. Uma ranhura é fornecida em pelo menos uma dentre a primeira face e a quarta face, de modo que a peça de trabalho material em um fundo da ranhura seja caracterizada por um local de espessura em seção transversal reduzida. O parafuso de furação por escoamento é estendido através desse local a fim de prender a primeira e a segunda peças de trabalho em conjunto.

[007] O parafuso de furação por escoamento inclui uma cabeça e uma ponta. Em uma modalidade possível, a ranhura é fornecida na primeira face e a cabeça do parafuso de furação por escoamento está em contiguidade à primeira face. Em outra modalidade possível, a ranhura é fornecida na quarta face e a cabeça do parafuso está em contiguidade à primeira face. Em uma modalidade possível, o local no fundo da ranhura é desprovido de qualquer orifício de folga. Em uma modalidade possível, a ranhura é desprovida de qualquer orifício de folga. Em uma modalidade possível, a primeira peça de trabalho e a segunda peça de trabalho são desprovidas de qualquer orifício de folga. Em mais outra modalidade possível, uma terceira peça de trabalho é fornecida entre a segunda face da primeira peça de trabalho e a terceira face da segunda peça de trabalho.

[008] De acordo com um aspecto adicional, é fornecido um método para fixar uma pluralidade de peças de trabalho em conjunto para formar um conjunto. Esse método pode ser amplamente descrito como incluindo as etapas de: (1) formar uma ranhura em uma face de uma primeira peça de trabalho, (2) posicionar uma segunda peça de trabalho em engate com a primeira peça de trabalho de modo a não cobrir a ranhura deixando, assim, a ranhura exposta à visão e (3) inserir o parafuso de furação por escoamento na primeira e segunda peças de trabalho, de modo que o parafuso de furação por escoamento se estende através da ranhura. O método pode incluir adicionalmente localizar visualmente a ranhura antes de inserir o parafuso de furação por escoamento.

[009] Adicionalmente, o método pode incluir usar a primeira peça de trabalho para formar um lado frontal do conjunto. Em outra modalidade, o método pode incluir usar a primeira peça de trabalho para formar um lado traseiro do conjunto.

[010] Além disso, o método pode incluir formar a ranhura por meio de usinagem. Em outra modalidade, o método pode incluir formar a ranhura por meio de cunhagem. Em qualquer uma das modalidades, o método pode incluir fornecer um local da primeira peça de trabalho com uma área de espessura em seção transversal reduzida em um fundo da ranhura. Isso é, então, seguido do acionamento do parafuso de furação por escoamento através desse local para montar a peça de trabalhos em conjunto.

[011] Na descrição a seguir, são mostradas e descritas várias modalidades preferenciais do conjunto e método relacionado. Como deve ser realizado, o conjunto e o método têm capacidade para outras modalidades diferentes e seus vários detalhes têm capacidade para modificação em diversos aspectos óbvios, todos sem que se desviem do conjunto e método como apresentado nas seguintes reivindicações. Consequentemente, os desenhos e descrições deveríam ser considerados como ilustrativos em natureza e não como restritivos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] As figuras do desenho em anexo incorporadas no presente documento e que formam uma parte do relatório descritivo, ilustram vários aspectos do conjunto e método e em conjunto com a descrição servem para explicar determinados princípios dos mesmos. No desenho: [013] A Figura 1 é uma ilustração da técnica anterior de como a falta de um orifício de folga pode conduzir à formação de um vão sob a inserção de um parafuso de furação por escoamento através das peças de trabalho de uma determinada espessura.

[014] A Figura 2 é uma vista em elevação lateral esquemática de um pré-conjunto que incorpora duas peças de trabalho e um parafuso de furação por escoamento.

[015] A Figura 3 ilustra o pré-conjunto da Figura 2 agora montado pela inserção do parafuso de furação por escoamento.

[016] A Figura 4 ilustra um conjunto que incorpora três peças de trabalho empilhadas.

[017] A Figura 5 é uma vista em elevação lateral de um conjunto alternativo em que a cabeça do parafuso de furação por escoamento é recebida na ranhura.

[018] Agora será feita referência em detalhes às presentes modalidades preferenciais do conjunto, do qual os exemplos são ilustrados nas figuras do desenho em anexo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[019] Agora é feita referência à Figuras 2 e 3 que ilustram, respectivamente, um pré-conjunto 10 e uma primeira modalidade do parafuso de furação por escoamento conjunto 12. Como ilustrado na Figura 2, o conjunto de furação por escoamento 12 é feito do pré-conjunto 10 que incorpora uma primeira peça de trabalho 14, uma segunda peça de trabalho 16 e um parafuso de furação por escoamento 18.

[020] A primeira peça de trabalho 14 inclui uma primeira face 20 e uma segunda face 22. A segunda peça de trabalho 16 inclui uma terceira face 24 e uma quarta face 26. Uma ranhura 28 é formada na primeira face 20 da primeira peça de trabalho 14. Como deve ser observado, um local 30 de espessura em seção transversal reduzida é fornecido na primeira peça de trabalho no fundo da ranhura 28.

[021] A parafuso de furação por escoamento inclui uma cabeça 32, uma arruela integrada 34, um eixo rosqueado 36 e uma ponta de parafuso 38. A cabeça 32, arruela integrada 34, eixo rosqueado 36 e ponta de parafuso 38 são alinhados ao longo de um eixo geométrico rotacional 40 em torno do qual o parafuso de furação por escoamento 18 é girado durante a inserção nas peças de trabalho 14, 16, as quais são posicionadas de modo que a segunda e a terceira faces 22, 24 fiquem em contiguidade.

[022] Durante a montagem, o parafuso de furação por escoamento 18 é orientado adequadamente com o eixo geométrico rotacional 40 subjacente ao local 30. O parafuso de furação por escoamento 18 é, então, inserido nas peças de trabalho 14, 16 utilizando-se equipamento de furação de parafuso por escoamento adequado. Durante a inserção, o material de fluxo inverso 42 é recebido e mantido na cavidade 44 sob a cabeça do parafuso de furação por escoamento 32 (consulte a Figura 3). O material de fluxo direto 46 flui para fora a partir da primeira face 20 e forma de maneira eficaz uma porca in situ que retém o parafuso de furação por escoamento na posição. Significativamente, a espessura em seção transversal reduzida da primeira peça de trabalho 14 no parafuso de furação por escoamento local 30 elimina a formação de qualquer vão entre a peça de trabalhos 14, 16 a partir do material de fluxo gerado durante o processo de inserção.

[023] Agora é feita referência à Figura 4 que ilustra uma segunda modalidade de um conjunto 50 que inclui uma primeira peça de trabalho 52, uma segunda peça de trabalho 54 e uma terceira peça de trabalho intermediária 56, todas mantidas em conjunto por um parafuso de furação por escoamento 58. Como ilustrado, o material de fluxo inverso 60 é recebido e mantido na cavidade 62 sob a cabeça de parafuso de furação por escoamento 64. Em contrapartida, o material de fluxo direto 66 forma uma porca localmente na ranhura 68. O parafuso de furação por escoamento 58 se estende através do local de parafuso de furação por escoamento 70 na primeira peça de trabalho 52 que tem uma espessura reduzida. Como resultado, as peças de trabalho 52, 54, 56 são unidas em conjunto sem a formação de qualquer vão de material de fluxo entre as mesmas.

[024] Agora é feita referência à Figura 5 que ilustra mais outra modalidade alternativa do conjunto de parafuso de furação por escoamento 80. Nessa modalidade, o parafuso de furação por escoamento 82 é inserido na peça de trabalhos 84, 86 de modo que a cabeça 88 do parafuso seja recebida e mantida pela ranhura 90.

[025] Um método para fixar uma pluralidade de peças de trabalho em conjunto para formar um conjunto também é revelado. Esse método inclui formar uma ranhura 28, 68, 90 por meio de usinagem, cunhagem ou outros meios em uma face de uma primeira peça de trabalho 14, 52, 84. O método também inclui reunir uma segunda peça de trabalho 16, 54, 86 em engate com a primeira peça de trabalho 14, 52, 84 de modo a não cobrir a ranhura 28, 68, 90, deixando, assim, a ranhura exposta à visão. Em seguida, o método inclui inserir um parafuso de furação por escoamento 18, 58, 82 na primeira e segunda peças de trabalho 14, 16 ou 52, 54 ou 84, 86 de modo que o parafuso de furação por escoamento se estenda através da ranhura 28, 68 ou 90.

[026] Como deve ser observado, a ranhura 28, 68, 90 é fornecida em uma face exposta 18 de uma das peças de trabalho 14, 52 ou 84. A ranhura 28, 68, 90 não é fornecida em uma face justaposta interna das peças de trabalho, em que a mesma é oculta. Como resultado, é possível localizar visualmente a ranhura 28, 68, 90 antes de inserir o parafuso de furação por escoamento 18, 58, 82.

[027] De acordo com um aspecto, o método pode incluir usar a primeira peça de trabalho 14 para formar um lado frontal do conjunto 80 com a cabeça 88 do parafuso de furação por escoamento 82 recebida na ranhura 90, como ilustrado na Figura 5. De acordo com outra modalidade do método, a primeira peça de trabalho 52 é usada para formar o lado traseiro do conjunto 50 de modo que a ponta de parafuso 59 se estenda ou se projete a partir do fundo da ranhura 28 (consulte a Figura 4). Em qualquer uma dessas modalidades, o método inclui fornecer um local 70 ou 92 na primeira peça de trabalho 52, 84 com uma área de espessura em seção transversal reduzida em um fundo da ranhura 68, 90. Esse local 68, 90 de espessura em seção transversal reduzida reduz a quantidade de material de fluxo que precisa ser acomodado durante a operação de montagem e impede de maneira eficaz a formação de vãos entre as peças de trabalho, devido a esse material de fluxo.

[028] O mencionado anteriormente foi apresentado para os propósitos de ilustração e descrição. Não se pretende que seja exaustivo ou que limite as modalidades à forma precisa revelada. As modificações e variações óbvias são possíveis à luz das instruções acima. Todas as ditas modificações e variações são abrangidas pelo escopo das reivindicações em anexo, quando interpretadas de acordo com a abrangência a qual são intituladas de maneira correta, legal e equitativa.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Conjunto caracterizado por compreender: uma primeira peça de trabalho que inclui uma primeira face e uma segunda face; uma segunda peça de trabalho que inclui uma terceira face e uma quarta face, em que as ditas primeira e segunda peças de trabalho são posicionadas em conjunto com a dita segunda face que está em contiguidade a dita terceira face; uma ranhura fornecida em pelo menos uma dentre a dita primeira face e a dita quarta face, de modo que a peça de trabalho material em um fundo da dita ranhura seja caracterizada por um local da espessura em seção transversal reduzida; e um parafuso de furação por escoamento que se estende através do dito local e prende as ditas primeira e segunda peças de trabalho em conjunto.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito parafuso de furação por escoamento incluir uma cabeça e uma ponta.

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita ranhura estar na dita primeira face e a dita cabeça do dito parafuso de furação por escoamento estar em contiguidade à dita primeira face.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita ranhura estar na dita quarta face e a dita cabeça do dito parafuso estar em contiguidade à dita primeira face.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito local ser desprovido de qualquer orifício de folga.

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita ranhura ser desprovida de qualquer orifício de folga.

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita primeira peça de trabalho e a dita segunda peça de trabalho serem desprovidas de qualquer orifício de folga.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir adicionalmente uma terceira peça de trabalho fornecida entre a dita segunda face da dita primeira peça de trabalho e a dita terceira face da dita segunda peça de trabalho.

9. Método para fixar uma pluralidade de peças de trabalho em conjunto para formar um conjunto caracterizado por compreender: formar uma ranhura em uma face de uma primeira peça de trabalho; posicionar uma segunda peça de trabalho em engate com a dita primeira peça de trabalho de modo a não cobrir a dita ranhura deixando, assim, a dita ranhura exposta à visão; e inserir um parafuso de furação por escoamento nas ditas primeira e segunda peças de trabalho de modo que o dito parafuso de furação por escoamento se estenda através da dita ranhura.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por incluir localizar visualmente a dita ranhura antes de inserir o dito parafuso de furação por escoamento.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por incluir usar a dita primeira peça de trabalho para formar um lado frontal do dito conjunto.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por incluir usar a dita primeira peça de trabalho para formar um lado traseiro do dito conjunto.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por incluir formar a dita ranhura por meio de usinagem.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por incluir formar a dita ranhura por meio de cunhagem.

15. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por incluir fornecer um local da dita primeira peça de trabalho com uma área de espessura em seção transversal reduzida em um fundo da dita ranhura.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por incluir acionar o dito parafuso de furação por escoamento através do dito local.