BR112012006503B1

BR112012006503B1 - montagem para controle de anel de tolerância de forças deslizantes de interface de deslizamento

Info

Publication number: BR112012006503B1
Application number: BR112012006503-3A
Authority: BR
Inventors: Andrew Slayne; Parag Natu
Original assignee: Saint-Gobain Performance Plastics Rencol Limited
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2021-01-12
Also published as: CA2775134A1; BR112012006503A2; KR20120065415A; WO2011036126A1; RU2558958C1; PL2480797T3; CA2775134C; KR20140143422A; EP3091243A1; US10371213B2; JP2014139481A; US20140161519A1; RU2012114193A; EP3091243B1; ES2585250T3; MX336115B; US20150114549A1; RU2514652C2; CA3005199C; EP2480797A1

Abstract

MONTAGEM PARA CONTROLE DE ANEL DE TOLERÂNCIA DE FORÇAS DESLIZANTES DE INTERFACE DE DESLIZAMENTO. Trata-se de um anel de tolerância que compreende uma faixa metálica para características de mola e um material de atrito baixo complementar para considerações de atrito. O anel de tolerância é projetado para operar dentro de um torque precisamente controlado ou faixa de força axial para fornecer uma quantidade definida de resistência e controle de força de deslizamento entre componentes que se movem um em relação ao outro. As partes isoladas do anel de tolerância formam regiões de contato com aquelas adjacentes dos componentes. Outras superfícies do anel de tolerância compreendem partes com características de mola que têm geometria adequada para sua taxa de mola, diferente da conformação com superfícies correspondentes dos componentes adjacentes.

Description

MONTAGEM PARA CONTROLE DE ANEL DE TOLERÂNCIA DE FORÇAS DESLIZANTES DE INTERFACE DE DESLIZAMENTO

CAMPO DA DESCRIÇÃO

A presente invenção geralmente refere-se a anéis de tolerância que estão localizados entre peças móveis e, em particular, a um sistema, método e aparelho melhorados que empregam um anel de tolerância.

ANTECEDENTES

Os anéis de tolerância restringem o movimento entre peças relativamente móveis, tais como hastes giratórias em furos de alojamento. Um tipo de anel de tolerância é uma faixa anular localizada no vão entre a superfície externa da haste e a superfície interna do furo. Este anel de tolerância limita o movimento radial da haste dentro do furo embora ainda permita a rotação.

Em configurações convencionais de anel de tolerância, um ajuste próximo entre os componentes interno e externo é buscado. Além disso, forças para fornecer engate de atrito máximo ou variação mínima em forças deslizantes são buscadas. Um ajuste próximo entre os componentes é desejável porque reduz a vibração relativa entre as peças. Estas exigências entre os componentes interno e externo exigem contato forte e substancial, o que aumenta as forças de atrito.

Os anéis de tolerância que fornecem proteção contra sobrecarga de torque para aplicações com torques maiores do que 50 Nm, com taxas relativamente baixas de rotação e pequenos ciclos de escorregamento angular também são conhecidos. Estas aplicações incluem apoios de engrenagem de redução, etapas de potência em caminhões de quatro rodas e motores de assentamento para assentos dobráveis. Os anéis de tolerância para estas aplicações tendem a ser aço carbono tratado com calor, maiores do que 0,40 mm de espessura e têm muitas ondas de atrito altas e fortes para fornecer o torque exigido. Embora estas soluções sejam praticáveis para algumas aplicações, melhorias em anéis de tolerância continuam a ser interessantes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

As modalidades de um sistema, método e aparelho para um anel de tolerância compreendem uma montagem que tem um componente externo, um componente interno localizado no componente externo e móvel em relação ao mesmo, e um anel de tolerância montado entre os componentes interno e externo.

Em outras modalidades, uma montagem compreende um componente externo, um componente interno localizado no componente externo e móvel em relação ao mesmo, e um anel de tolerância montado entre os componentes interno e externo. O anel de tolerância fornece uma rigidez radial que é maior do que cerca de 20.000 N/mm e parâmetros selecionados a partir dos seguintes: um torque de escorregamento em uma faixa de 1 a 25 Nm, e um diâmetro de menos do que cerca de 40 mm; um torque de escorregamento em uma faixa de 1 a 100 Nm, e um diâmetro de mais do que 40 mm; ou uma baixa resistência a deslizamento axial em uma faixa de 10 a 600 N, e um diâmetro de mais do que 10 mm. As aplicações que têm diâmetros menores podem fornecer uma rigidez radial mais baixa.

Em ainda outras modalidades, uma montagem de anel de tolerância compreende um componente externo que tem um furo com um eixo geométrico no mesmo e um componente interno montado no furo do componente externo, de tal forma que o componente interno se conjuga ao componente externo e é móvel em relação ao mesmo. Um anel de tolerância está localizado no furo entre os componentes interno e externo, sendo que o anel de tolerância compreende uma faixa anular metálica e um material de baixo atrito unido à faixa anular metálica, sendo que o anel de tolerância também tem uma pluralidade de projeções que se estendem em relação ao eixo geométrico, sendo que as projeções são comprimidas entre os componentes interno e externo de tal forma que o anel de tolerância opera em uma parte aplanada de uma característica força de compressão /retenção, por meio da qual as projeções inicialmente exibem comportamento elástico e são deformadas de forma plástica e o anel de tolerância fornece uma força de proteção de sobrecarga de menos do que 100 Nm.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

De modo que a maneira em que os recursos e vantagens são alcançados e podem ser entendidos em maior detalhe, pode-se ter uma descrição mais minuciosa por referência às modalidades que são ilustradas nos desenhos anexos. Entretanto, os desenhos ilustram apenas algumas modalidades e, portanto, não devem ser considerados limitadores do escopo.

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um anel de tolerância construído de acordo com a invenção;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um anel de tolerância construído de acordo com a invenção;

A Figura 3 é uma vista em corte axial do anel da Figura 2 em um aparelho;

A Figura 4 é uma vista em corte radial do anel da Figura 3 no aparelho;

As Figuras 5A a E são várias vistas de uma terceira modalidade de um anel de tolerância construído de acordo com a invenção;

As Figuras 6A a E são várias vistas de uma terceira modalidade de um anel de tolerância construído de acordo com a invenção; e

A Figura 7 é uma vista lateral em corte esquemática de outra modalidade de um anel de tolerância que têm camadas de resistência à corrosão e é construído de acordo com a invenção.

O uso dos mesmos símbolos de referência em diferentes desenhos indica itens semelhantes ou idênticos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Figura 1 retrata um anel de tolerância 100 que compreende uma modalidade. O anel de tolerância 100 compreende uma faixa 102 de material resiliente (por exemplo, aço mola) que é curvado em um formato similar a anel (substancialmente anular). As extremidades da faixa 102 não se encontram (por exemplo, o mesmo pode ser formado como um anel partido) , desse modo deixando um vão que se estende de modo axial 106 adjacente à circunferência da faixa. Em outras modalidades, a faixa pode ser curvada de modo que as extremidades se sobrepõem. Em ainda outras modalidades adicionais, a faixa pode ser um anel ininterrupto, continuo. A superfície interna do anel de tolerância 100 tem uma camada de baixo atrito 104 que se conforma ao formato da faixa.

O anel de tolerância 100 tem uma pluralidade de projeções espaçadas 108 que se estendem de modo radial para fora da superfície externa do anel de tolerância 100. Existe um aro plano que se estende de modo circunferencial 109 do material em cada extremidade axial das projeções 108. Cada projeção 108 também é separada de suas projeções vizinhas por uma seção plana 110 do anel de tolerância 100, que pode ser formada de modo contíguo com aros 109. As projeções 108 são cristas alongadas de modo axial que são semelhantes em formato a ondas utilizadas em anéis de tolerância convencionais. O pico de cada crista é arredondado e as extremidades axiais de cada crista terminam em um ombro afunilado 111.

Em algumas modalidades, o anel de tolerância 100 pode ser formado a partir de um tira plana de material resiliente (que forma a faixa 102) . Antes de a tira ser entortada em seu formato curvado, e antes de as projeções serem formadas, a camada de baixo atrito 104 é laminada sobre uma superfície da mesma. Em outras modalidades, a camada de baixo atrito 104 pode ser laminada sobre ambas as superfícies da tira plana. Após a camada de baixo atrito 104 ser fixada à tira plana, a estrutura de camada resultante é estampada (por exemplo, pressionada com a utilização de um molde conformado adequadamente, formação de onda rotatória, etc.) para formar as projeções 108. Assim, as projeções 108 são formadas tanto a partir da tira de material resiliente quanto da camada de baixo atrito 104. O material da camada de baixo atrito 104 pode ser escolhido ser flexível para facilitar esta etapa de estampagem. Na modalidade mostrada na Figura 1, as projeções 108 se projetam de modo radial para fora da faixa 102. Em outras modalidades, as mesmas podem se projetar de modo radial para dentro da camada de baixo atrito 104. Após as projeções 108 serem formadas, a estrutura em camadas é curvada na configuração similar a anel mostrada na Figura 1. Na modalidade mostrada, a faixa 102 é o material externo. Em outras modalidades, a faixa 102 pode ser o material interno. Em ainda outras modalidades, as projeções 108 podem se estender de modo radial para dentro ou para fora, dependendo da situação em particular, e independentemente se a faixa 102 fornecer material interno ou externo para o anel de tolerância 100.

Em operação, o anel de tolerância 100 está localizado entre dois componentes. Por exemplo, o mesmo pode estar localizado no espaço anular entre uma haste e um furo em um alojamento. As projeções 108 são comprimidas entre os componentes interno e externo. Cada projeção atua como uma mola e se deforma para ajustar os componentes juntos com folga zero entre os mesmos. Em outras palavras, o componente interno entra em contato com as superfícies internas do anel de tolerância e o componente externo entra em contato com as superfícies externas do anel de tolerância.

Se as forças (por exemplo, rotacional ou linear) são aplicadas a um ou ambos os componentes interno e externo de tal forma que existe uma força resultante entre os componentes interno e externo, os componentes interno e externo podem se mover um em relação ao outro. Visto que algumas modalidade têm folga zero entre os componentes, existe um par de superficies de contato que deslizam uma em relação à outra. Esta é a interface de escorregamento. Em algumas modalidades, a interface de escorregamento ocorre nas superficies de contato entre a camada de baixo atrito 104 e o componente interno (consulte, por exemplo, a Figura 3). As superfícies de contato podem incluir as superfícies internas dos aros planos 109 e as "marcações" de cada projeção 108 (isto é, as regiões ao redor das bordas de cada projeção 108 em que as mesmas encontram a faixa 102) . O material para a camada de baixo atrito 104 e a configuração das projeções 108 fornecem uma força de escorregamento na interface de escorregamento que é substancialmente mais baixa do que um valor esperado derivado da força de carga radial transmitida pelas projeções. Esta baixa força de escorregamento facilita o movimento entre as superfícies de contato móveis.

Em contraste, nas superfícies de contato entre o componente externo e as superfícies externas da faixa 102, pode existir força de atrito suficiente para reter o anel de tolerância 100 no lugar em relação ao componente externo. Em outras modalidades, ambas as superfícies da faixa 102 podem ser laminadas com uma camada de baixo atrito. Assim, podem existir duas interfaces de escorregamento em tais modalidades.

A Figura 2 retrata outra modalidade de um anel de tolerância 200 que compreende uma faixa 202 curvada em uma configuração tubular com um vão axial 206 em sua circunferência. De uma maneira semelhante à Figura 1, a superfície interna da faixa 202 tem uma camada de baixo atrito 204. laminada sobre a mesma. A faixa 202 também tem uma pluralidade de projeções 208 que se estendem de modo radial para fora de sua superfície externa. As projeções 208 podem estar niveladas de modo circunferencial uma em relação à outra conforme mostrado, ou estar espaçadas de modo circunferencial conforme na modalidade da Figura 1. O anel de tolerância 200 pode ser fabricado de uma maneira conforme explicado acima, de modo que a camada de baixo atrito 204 se conforma ao formato da faixa 202, incluindo entalhaduras que encaixam várias ondulações das projeções 208. O anel de tolerância 200 inclui colares ou aros planos 210 em cada extremidade axial das projeções 208.

O anel de tolerância 200 mostrado na Figura 2 difere daquele retratado na Figura 1 em que, por exemplo, existem menos projeções ao redor da circunferência da faixa e virtualmente não existem espaços planos entre as projeções vizinhas.

A Figura 3 retrata uma vista em corte axial através de um aparelho 300 que compreende outra modalidade. O aparelho 300 incorpora, por exemplo, o anel de tolerância 200 mostrado na Figura 2. O aparelho 300 compreende um alojamento 302 ou componente externo. O alojamento 302 tem um furo axial 304 formado no mesmo que recebe uma haste 306 ou componente interno. Os anéis de tolerância podem ser utilizados para transferir torque ou como limitadores de torque em tais aplicações.

Um vão anular existe entre a superfície externa 308 da haste 306 e a superfície interna 310 do furo 304. O tamanho deste furo anular é variável porque o diâmetro da haste 306 e do furo 304 podem variar dentro das tolerâncias de fabricação. Para impedir a vibração da haste 306 dentro do furo 304, o vão anular é preenchido pelo anel de tolerância 200 para formar um ajuste de folga zero entre os componentes. A Figura 3 mostra que o anel de tolerância 200 compreende uma faixa 202 como uma camada externa e uma camada de baixo atrito 204 como uma camada interna que se conforma ao formato da faixa 202. Em uso, as projeções circunferenciais 208 do anel de tolerância 200 são comprimidas de modo radial no vão anular entre a haste 306 e o alojamento 302, de tal forma que a faixa 202 entra em contato com a superfície interna 310 do furo 304. A interface de escorregamento é formada onde a camada de baixo atrito 204 entra em contato com a superfície externa 308 da haste 306. O anel de tolerância 200, portanto, reduz o vão a zero de modo que não existe folga entre os componentes no aparelho 300.

A área de contato entre a superfície externa 308 e a camada de baixo atrito 204 é uma interface de escorregamento em que movimento relativo entre a haste 306 e o anel de tolerância 200 ocorre. O anel de tolerância 200 é segurado em relação ao alojamento 302 por engate de atrito na área de contato entre a faixa 202 e a superfície interna 310.

Se, através do uso, o desgaste da haste 306 ou da camada de baixo atrito 204 ocorre na interface de escorregamento, as projeções 208 podem compensar pela movimentação resiliente em direção ao seu estado de repouso, desse modo mantendo contato com a haste 306 e o alojamento 302. O tempo de vida do anel de tolerância 200 pode, portanto, ser superior a anéis de tolerância de folga zero convencionais sem projeções comprimíveis de modo resiliente.

A Figura 4 ilustra uma vista em corte radial do aparelho que compreende alojamento 302 e haste 306. Na modalidade mostrada, o anel de tolerância 200 é retido na haste 306. O diâmetro externo da haste 306 é maior que um diâmetro interno do anel de tolerância 200 em repouso. Assim, o anel de tolerância deve expandir (vão axial 206 (Figura 2) deve ampliar) para ajustar o anel de tolerância em torno da superfície 308 da haste. Dentro do furo 304 do alojamento 302, as projeções 208 são comprimidas no vão anular ou espaço entre os componentes na superfície interna 310. Nesta configuração, o coeficiente de atrito na interface de escorregamento (entre haste 306 e camada de baixo atrito 204) é muito pequeno comparado ao coeficiente de atrito na área de contato entre a faixa 202 e o alojamento 302. Assim, o escorregamento é substancialmente limitado e ocorre substancialmente de forma livre na interface de escorregamento. Em outras modalidades, a disposição das projeções 208 e camada de baixo atrito 204 pode ser de tal forma que a interface de escorregamento está entre o alojamento 302 e o anel de tolerância 200.

As Figuras 5A a E retratam diversas vistas, tal como, em perspectiva, em corte, extremidade axial e lateral de outra modalidade de um anel de tolerância 500. O anel de tolerância 500 compreende uma faixa 502 curvada em uma configuração tubular com um vão axial 506 em sua circunferência. A superfície interna da faixa 502 tem uma camada de baixo atrito 504 laminada sobre a mesma. A faixa 502 também tem uma pluralidade de projeções 508 que se estende de forma radial para dentro. O anel de tolerância 500 pode ser fabricado conforme descrito na presente invenção, de modo que a camada de baixo atrito 504 tenha uma espessura uniforme e se conforme ao formato da faixa 502, que inclui entalhaduras que são compatíveis com as diversas ondulações das projeções 508. O anel de tolerância 500 pode incluir ombros afunilados 511 e aros circunferenciais planos ou colares 509 em cada extremidade axial das projeções 508, bem como espaços planos 510 entre as projeções 508.

As Figuras 6A a E retratam vistas de ainda outra modalidade de um anel de tolerância 600. O anel de tolerância 600 compreende uma faixa 602 de material resiliente que é curvado em um formato anular. Na modalidade mostrada, as extremidades da faixa 602 não se encontram e deixam um vão 606, mas este pode ser formado como um anel contínuo. A superfície interna do anel de tolerância 600 tem uma camada de baixo atrito 604 laminada sobre a mesma, tal como PTFE, o qual se conforma à faixa 602.

O anel de tolerância 600 tem uma pluralidade de projeções espaçadas 608 que se estendem de forma radial para fora a partir da superfície externa do anel de tolerância 600. Existe um aro que se estende de forma circunferencial plano 609 em cada extremidade axial das projeções 608. Cada projeção 608 também é separada de suas projeções vizinhas por uma seção plana 610, a qual pode ser formada, de forma contígua, em um modo planar com aros 609. As projeções 608 são cristas alongadas de forma axial, sendo que o pico de cada crista é arredondado, e as extremidades axiais de cada crista terminam em um ombro afunilado 611.

Em algumas modalidades, o anel de tolerância 600 pode ser formado a partir de um tira plana de material resiliente (que forma a faixa 602) . Antes de a tira ser entortada em seu formato curvado, e antes de as projeções serem formadas, a camada de baixo atrito 604 é laminada sobre uma superfície da mesma. Em outras modalidades, a camada de baixo atrito 604 pode ser laminada sobre ambas as superfícies da tira plana. Após a camada de baixo atrito 604 ser fixada, a estrutura em camadas resultante é estampada para formar as projeções 608. Assim, as projeções 608 são formadas a partir de ambas as tiras de material resiliente 602 e a partir da camada de baixo atrito 604. O material da camada de baixo atrito 604 pode ser escolhido para ser flexível a fim de facilitar a etapa de estampagem. Embora as projeções 608 se projetem de forma radial para fora a partir da faixa 602, elas podem ser projetar, de forma radial, para dentro a partir da camada de baixo atrito 604. Após as projeções 608 serem formadas, a estrutura em camadas é curvada na configuração similar a anel. Na modalidade mostrada, a faixa 602 é o material externo, mas pode ser o material interno. Em ainda outras modalidades, as projeções 608 podem se estender de modo radial para dentro ou para fora, dependendo da situação em particular, e independentemente se a faixa 602 fornece o material interno ou externo para o anel de tolerância 600.

Em algumas modalidades para aplicações de proteção de sobrecarga, anéis de tolerância com proteção contra sobrecarga de forças de torque de, por exemplo, menos que 25 Nm e com um diâmetro total de menos que 40 mm são fornecidos. As aplicações para essas modalidades incluem, por exemplo, ajustadores de assento, mecanismos de embreagem dupla híbridos, ajuste de apoio para cabeça de assento, acionadores de porta, guinchos de pneu, etc.

Ainda outras modalidades fornecem proteção contra sobrecarga de forças de torque de, por exemplo, menos que 100 Nm em diâmetros maiores que 65 mm, tal como para aplicações que incluem motores de arranque, aplicações de sistema de transmissão, etc. Esses projetos podem utilizar uma faixa de aço inoxidável com uma espessura de menos que 0,40 mm em algumas modalidades. Outras modalidades podem incluir diâmetros de, por exemplo, 40 a 65 mm com faixas intermediárias de proteção contra sobrecarga de torque. Além disso, nenhum lubrificante é exigido, o qual é particularmente vantajoso para aplicações que devem ser livre de graxa por razões técnicas ou estéticas.

Em algumas modalidades, o anel de tolerância é formado a partir de aço mola (por exemplo, aço inoxidável laminado a frio) e teve uma camada de baixo atrito laminada a isto. Por exemplo, o aço inoxidável pode ter espessura de 0,1 a 0,7 mm, e o baixo atrito pode ser em uma faixa de espessura de cerca de 0,05 a 0,50 mm (por exemplo, 0,25 mm) e ligado ao aço antes que o anel de tolerância seja formado em seu formato circular.

O anel de tolerância pode ser formado com ondas geométricas que são projetadas para alcançar características de mola conforme exigidas para a aplicação de controle de força particular pretendida. A camada de baixo atrito diminui as forças deslizantes, reduz a variação de força e fornece uma superfície de escorregamento de baixo atrito que resiste a muitos escorregamentos sem desgastar os materiais subjacentes. Isso permite que os anéis de tolerância sejam projetados para cumprir as funções de controle de força não possíveis dentro do envelope usual do desempenho alcançado pela variação da geometria do anel de tolerância sozinha, tal como torque de baixo escorregamento, força deslizante baixa, com pouca degradação de força ao longo de muitos ciclos de escorregamento. Por exemplo, um anel de tolerância em concordância com a invenção reduz o torque ou força deslizante a aproximadamente metade a um terço do que seria esperado para um anel de tolerância de metal somente de projeto equivalente. Como um resultado, as modalidades reveladas no presente documento são muito mais estáveis que os projetos de técnicas anteriores.

Nesta revelação, o torque de escorregamento é definido como o torque no qual dois componentes que são unidos por um anel de tolerância começam a girar com respeito um ao outro devido a qualquer carregamento de torque aplicado ao sistema. Δ fixação de anel de tolerância manterá os componentes correspondentes juntos sem rotação relativa até que esse valor de limite seja alcançado, nesse ponto, as forças de atrito geradas pela compressão das ondas de anel de tolerância serão superadas e a rotação respectiva ocorrerá, resistidas pelas forças de atrito. Similarmente, a força de deslizamento axial é a mesma coisa, mas em uma direção axial. O anel de tolerância permitirá somente o deslizamento axial entre dois componentes se o valor de força de limite for excedido. A força de limite é gerada pelas forças de atrito geradas pela compressão das ondas de anel de tolerância. O torque ou força de proteção de sobrecarga ocorre onde o torque de escorregamento ou força de deslizamento do anel de tolerância é definido para ser abaixo da capacidade de segurança do sistema. O anel de tolerância permite o deslizamento se o sistema receber uma carga externa, acima do valor de limite, que pode ter causado de outra maneira danos ao sistema.

Consequentemente, as modalidades das ondas de anel de tolerância têm uma altura maior que o espaço radial no qual as mesmas devem ser montadas. Dessa forma, como um resultado da montagem, as ondas são comprimidas e exercem uma força dependente de sua rigidez e da quantidade de compressão, que é como as mesmas geram a força para manter a montagem junta.

Tipicamente, os componentes correspondentes da montagem e as ondas de anel de tolerância a si mesmos têm variabilidade dimensional dentro das tolerâncias dadas. Dessa forma, a quantidade real de compressão das ondas e, portanto, as forças geradas na montagem, podem variar de montagem para montagem. Entretanto, se as ondas forem comprimidas além de sua 'zona elástica' as mesmas se comportam de modo progressivamente mais plástico, limitando o aumento adicional na força de qualquer compressão adicional. Esse efeito é importante quando os anéis de tolerância fornecem o controle de força deslizante (ou axial ou rotacionalmente) para minimizar a variação de força devido à variação de compressão, onde as ondas são projetadas para serem comprimidas em sua 'zona plástica'.

Por exemplo, nas aplicações de controle de força deslizante axial que exigem forças baixas, tal como forças deslizantes axiais em uma faixa de cerca de 30 a 300 N (e, em algumas modalidades, 10 a 600 N) com os diâmetros de componente de pelo menos cerca de 10 mm e em aplicações de limitação de torque que exigem torque de escorregamento em uma faixa de cerca de 1 a 25 Nm com componentes de menos que cerca de 40 mm de diâmetro e uma rigidez radial que é maior que cerca de 20.000 N/mm ou um torque de escorregamento em uma faixa de cerca de 1 a 100 Nm com diâmetros de componente de mais que cerca de 40 mm de diâmetro e uma rigidez radial que é maior que cerca de 20.000 N/mm, é muito difícil alcançar forças deslizantes consistentes com os projetos de anel de tolerância convencionais. Para alcançar tais forças baixas, materiais finos e geometria de onda 'fraca' são necessários a fim de abordar o desempenho de mola plástica, resultando em estruturas muito frágeis que são difíceis de manusear e, uma vez montadas, têm uma rigidez radial muito baixa.

Por exemplo, em um experimento um anel de tolerância convencional que compreende um anel de aço simples, e um anel de tolerância construído de acordo com a camada de baixo atrito da invenção em um anel de aço idêntico foram comparados. Portanto, a geometria do anel de aço era a mesma para ambos os anéis, por exemplo, um diâmetro de 35 mm, uma largura de 12 mm e uma espessura de a 0,2 mm, nos quais ondas (por exemplo, 9 ondas por anel) que tem uma altura de 1 mm foram comprimidos, sendo que espaçamento de onda é idêntico para ambos anéis de aço. A única diferença neste experimento foi que o anel de tolerância melhorado também incluiu um anel de PTFE que tem uma espessura adicional de 0,25 mm, de acordo com a invenção. Portanto, o anel de PTFE compreendeu uma espessura de aço de 0,2 mm mais uma espessura de PTFE de 0,25 mm. A rigidez de mola para o anel somente de aço convencional e o anel laminado por PTFE foram aproximadamente idênticas, pois o PTFE tem muito pouco efeito no formato da curva de deflexão de carga se a geometria de onda de aço for mantida. As forças de deslizamento para esses dois projetos experimentais alcançaram 1.000 N para anel de tolerância somente de aço, mas somente 400 N para o anel laminado por PTFE. Embora o anel somente de aço tivesse espessura justamente de 0,2 mm, as forças de deslizamento são muitos superiores por conta do coeficiente de atrito superior sem PTFE, e o desgaste que ocorre durante movimento relativo.

Como outro exemplo e comparação de anéis de tolerância em uma aplicação de escorregamento de torque, anéis de tolerância que têm diâmetros de 20 mm, larguras de 18 mm, uma altura de onda de 1 mm, e uma espaçamento de onda-a-onda de 7 mm foram testados. A aplicação tinha um torque de escorregamento alvo de 4 Nm. Para alcançar essa meta alvo, um anel de tolerância de acordo com essa invenção foi formado de uma faixa de material de aço inoxidável e tinha uma espessura de 0,4 mm, mais uma camada laminada por PTFE com uma espessura de 0,25 mm. Essa modalidade produziu o torque de escorregamento de somente 4 Nm, mas teve uma rigidez radial muito significante para uma carga aplicada externamente de cerca de 50.000 N/mm.

Em contraste, a produção de um torque de escorregamento alvo de somente 4 Nm com um anel de tolerância somente de aço convencional exigiu que a espessura do aço fosse reduzida para somente 0,2 mm. Como um resultante, a rigidez radial desse projeto convencional foi meros, por comparação, 12.000 N/mm. Portanto, para alcançar o torque de escorregamento alvo, a espessura teve que ser reduzida, o qual rendeu uma rigidez radial que foi menos que um quarto daquela alcançável pela presente modalidade da invenção. Esse experimento demonstra que as modalidades da invenção fornecem uma montagem muito mais rígida em baixa aplicação de escorregamento de torque, a qual é particularmente importante quando se exige que o carregamento externo seja resistido. Além disso, na prática, o anel de tolerância somente de aço convencional fracassa em aplicações em que múltiplos escorregamentos são exigidos, devido ao desgaste significante de suas superfícies de contato somente de aço.

As reduções convencionais em força de deslizamento também foram possíveis ao reduzir o número de ondas, ao espaçar ondas ainda mais afastadas, e/ou ao reduzir a espessura de material bruto para cerca de 0,1 mm a fim de reduzir a rigidez de cada onda. Nenhuma dessas soluções convencionais para reduzir força de deslizamento é viável. Esses métodos simples também reduzem de forma nociva a rigidez radial geral da montagem, de modo que o resultado é muito menos estável e menos capaz de aguentar carregamento radial externo sem deflexão indevida.

Manter a rigidez de onda, mas reduzir o número de ondas resulta na mesma força por onda, então os mesmos problemas de desgaste ocorrem conforme a técnica anterior projeta sem uma camada de baixo atrito. Além disso, reduzir a espessura do aço para 0,1 min resulta em um anel muito frágil que causa dificuldades de manejo e montagem significantes.

A adição do material de baixo atrito sobre a superfície do anel de tolerância na qual o deslizamento ocorre tem o efeito de diminuir o coeficiente de atrito de contato e diminuir as forças de deslizamento resultantes. Por exemplo, o coeficiente de atrito fornecido pela camada de baixo atrito pode estar na faixa de cerca de 0,04 a 0,25, e cerca de 0,09 a 0,17 em outras modalidades. Esse projeto também evita desgaste das superfícies do componente durante escorregamento, sendo que mantêm forças de deslizamento ao longo de muitos ciclos de escorregamento. Com forças reduzidas, a geometria do anel de tolerância pode ser feita mais robusta para os mesmos níveis de força que seriam possíveis com anéis de tolerância convencionais. O fluxo do material de baixo atrito nas áreas de contração também tem o efeito de ajudar a minimizar variação de força de deslizamento ao deformar a si próprio plasticamente, sendo que, por meio disso, fornece um controle de força mais consistente.

As aplicações para tais modalidades incluem, por exemplo, controle de força de deslize axial (por exemplo, em mecanismos de deslize de ajuste de extensão 'tubo-em-tubo' de coluna de direção), proteção contra sobrecarga de torque em mecanismos acionados (por exemplo, aplicações automotivas como posicionadores de lugar, mecanismos de porta, etc.). A camada de baixo atrito está na superfície do anel de tolerância que é adjacente à superfície que irá escorregar. Isso pode estar no topo ou no fundo das ondas dependendo da aplicação e da configuração da montagem. Materiais de atrito baixo e/ou espessuras alternativos podem ser usados dependendo das propriedades exigidas, como pressões de contração, velocidades de escorregamento, e lubrificação desejada ou características de uso.

A camada de baixo atrito pode compreender muitos tipos de materiais que incluem, por exemplo, um polímero, como uma policetona, poliaramida, uma poliimida termoplástica, uma polieterimida, um sulfeto de polifenileno, uma poliétersulfona, uma polisulfona, uma polifenileno sulfona, uma poliamidaimida, Polietileno de peso molecular ultraelevado, um fluoropolímero termoplástico, uma poliamida, um polibenzimidazol, ou qualquer combinação dos mesmos. Em um exemplo, o material termoplástico inclui uma policetona, uma poliaramida, uma poliimida, uma polieterimida, uma poliamidaimida, um sulfeto de polifenileno, um polifenileno sulfona, um fluoropolímero, um polibenzimidazol, uma derivação dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos. Em um exemplo particular, o material termoplástico inclui um polímero, como uma policetona, uma poliimida termoplástica, uma polieterimida, um sulfeto de polifenileno, uma poliéter sulfona, uma polisulfona, uma poliamidaimida, um derivado dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos. Em um exemplo adicional, o material inclui policetona, como poliéter éter cetona (PEEK), poliéter cetona, poliéter cetona cetona, poliéter cetona éter cetona cetona, um derivado dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos. Um exemplo de fluoropolímero inclui etileno propileno fluorado (FEP), politetrafluoroetileno (PTFE), fluoreto de polivinilideno (PVDF), perfluoroalcóxi (PFA), um terpolímero de tetrafluoroetileno, hexafluoropropileno, e fluoreto de vinilideno (THV) , policlorotrifluoroetileno (PCTFE) , etileno tetrafluoroetileno copolímero (ETFE), etileno clorotrifluoroetileno copolímero (ECTFE), ou qualquer combinação dos mesmos. Em um exemplo adicional, o polímero termoplástico pode ser Polietileno de peso molecular ultraelevado. Um lubrificante sólido exemplificativo pode incluir politetrafluoroetileno ou um lubrificante sólido selecionado a partir de dissulfeto de molibdênio, dissulfeto de tungstênio, grafite, grafeno, grafite expandido, nitreto de boro, talco, fluoreto de cálcio, fluoreto de cério, ou qualquer combinação dos mesmos. Um mineral ou cerâmica exemplificativa inclui alumina, sílica, dióxido de titânio, fluoreto de cálcio, nitreto de boro, mica, volastonita, carboneto de silício, nitreto de silício, bióxido de zircônio, negro de fumo, pigmentos, ou qualquer combinação dos mesmos.

Em algumas modalidades, o lado de aço do anel de tolerância se mantém fixo contra a outra superfície, em algumas modalidades. Recursos de retenção como flanges, abas, cortes curvados, dilatações ou outros dispositivos podem ser incorporados para ancorar a superfície de aço ao componente conjugado para evitar escorregamento.

Em algumas modalidades, o anel de tolerância proporciona folga zero com força de escorregamento baixa para movimento axial ou rotacional. Em um aspecto, o anel de tolerância combina uma camada de baixo atrito para promover escorregamento com um anel de tolerância para proporcionar engate através de um vão entre dois componentes que se movem em relação um ou outro. A estrutura é compressível e apresenta as vantagens adicionais de ser operável em uma variedade de tamanhos de vão (por exemplo, para compensar variações de fabricação nas dimensões dos componentes) e apresentar uma área de contato menor do que os anéis de tolerância convencionais. Em combinação com a camada de baixo atrito, esse projeto proporciona uma redução significante em forças de atrito que estão opostas em relação ao movimento entre os componentes mesmo quando a carga axial ou radial é alta.

Outra vantagem da estrutura de anel de tolerância é sua resiliência. Sem a camada de baixo atrito, o desgaste devido a escorregamentos múltiplos deve ocorrer e a força de deslizamento deve mudar. Com a camada de baixo atrito, contudo, o desgaste é evitado. A camada de baixo atrito desgasta ao invés dos componentes conjugados. O efeito de mola de anel de tolerância emprega o desgaste no PTFE, mantendo folga zero e ajudando a manter níveis de força.

O anel inclui tipicamente um ou mais aros que se estendem se forma circunferencial planos, como nas bordas axiais do anel, e uma série de projeções circunferencialmente separadas que se estendem substancialmente em direções radiais. As projeções se estendem radialmente a partir do anel e também para fora do anel, ou para dentro em direção ao centro radial do anel. As projeções podem ser formações distintas. Elas podem ser formações regulares, como cristas, ondas ou dedos. Cada projeção pode compreender uma crista arredondada (por exemplo, onda) que aumenta e cai de um pico radial. Em tais modalidades, a força transmitida pela projeção é concentrada em uma região pequena ao redor das bordas onde ela encontra a faixa (ou seja, sua "pegada").

Em uso, cada projeção age como uma mola e exerce uma força radial contra os componentes, fornecendo, desse modo, um ajuste de interferência entre os mesmos. A rotação do componente interno ou externo produz rotação semelhante no outro componente, conforme o torque é transmitido pelo anel. Do mesmo modo, o movimento linear ou axial de cada componente produz movimento linear semelhante no outro componente, conforme a força linear é transmitida pelo anel.

Sabe-se fornecer anéis de tolerância que permitem o deslizamento entre os componentes em circunstâncias excepcionais. Por exemplo, se forças relativamente altas (por exemplo, giratórias ou lineares) são aplicadas a um ou aos dois componentes interno e externo de um modo que a força resultante entre os componentes está acima de um valor limite. Em anéis de tolerância convencionais, aquele valor limite é alto e é baseado em um valor esperado, com base na força de carregamento radial sofrida pelo anel.

De acordo com um aspecto, pode-se fornecer um sistema que compreende um componente interno, um componente externo disposto para receber o componente interno, e um anel de tolerância montado entre os componentes interno e externo para efetuar o engate conjugado entre os mesmos. O anel de tolerância pode compreender uma faixa deformável de um primeiro material, sendo que a faixa tem um aro plano que se estende circunferencialmente e uma pluralidade de projeções que se estendem de forma radial espaçada circunferencialmente, e uma camada de baixo atrito de um segundo material que tem um coeficiente de atrito inferior ao primeiro material para fornecer uma interface de escorregamento para permitir movimento relativo entre os componentes interno e externo. Em uso, a faixa fornece um ajuste de folga zero entre os componentes interno e externo transmitindo-se uma força de carregamento entre os mesmos. Entretanto, a camada de baixo atrito funciona para reduzir a força de atrito na interface de escorregamento, de um modo que uma força de escorregamento necessária para mover os componentes interno e externo, um em relação ao outro, é significativamente inferior a um valor esperado derivado da força de carregamento.

O aro plano da faixa pode fornecer uma superfície de contato que se estende circunferencialmente com um dos componentes interno e externo. Uma região de contato consistente ao redor da circunferência do anel de tolerância pode aprimorar o controle sobre a força de escorregamento. Pode haver dois ou mais aros na faixa, com múltiplas faixas de ondas em algumas modalidades. Pode-se fornecer um aro em cada extremidade axial do anel de tolerância, sendo que as projeções são localizadas entre os aros.

As projeções podem ser dispostas para se projetar para longe do aro para fornecer uma pluralidade de superfícies de contato distintas com o outro dentre os componentes interno e externo. As projeções podem ser configuradas para deformar. Isso pode incluir deformação elástica nas superfícies de contato distintas para transmitir a força de carregamento radialmente através do anel de tolerância entre os componentes interno e externo. O formato e tamanho de cada projeção podem ser selecionados com base na aplicação particular. A força de escorregamento pode depender do formato das projeções. Tipicamente, ondas ou projeções de anel de tolerância são capazes de transmitir forças radiais relativamente altas (por exemplo, 200 N ou mais) para localizar de modo estável e fornecer rigidez radial entre o componente interno e externo. Cada projeção compreende uma região de marcação onde as bordas encontram a faixa. A interface de escorregamento pode estar no ponto de transferência de carregamento entre uma região de marcação e um dentre os componentes interno e externo. Por exemplo, isso pode ocorrer entre o anel de tolerância e um dentre os componentes interno e externo que contata os aros. A área da região de marcação pode ser relativamente pequena, o que, em combinação com a camada de baixo atrito, reduz as forças de atrito.

Em algumas modalidades, as projeções são estruturas autocontidas. Por exemplo, cada projeção pode compreender uma borda arredondada que se estende circunferencialmente com ombros afunilados nas extremidades axiais das mesmas. Quando o anel de tolerância é montado sobre o componente interno ou externo em uma pré-montagem, os ombros afunilados agem como guias para auxiliar a instalação axial do outro componente.

As projeções são cuidadosamente selecionadas e projetadas para sua transferência de força ou propriedades de mola. A geometria das projeções é selecionada para fornecer características de deformação elástica/plástica desejadas. As características de deformação são selecionadas não apenas para levar em consideração as tolerâncias de fabricação dos componentes interno e externo, mas também para compensar pela expansão térmica diferencial e o desgaste que possa ocorrer entre componentes dissimilares em operação, garantindo assim, que o desempenho desejado seja atingido totalmente. Esses projetos são aplicáveis em anéis com tolerância de folga zero para garantir que os componentes montados não se tornem frouxos em temperaturas elevadas.

Durante o uso, a faixa do anel de tolerância pode se deformar elasticamente quando montada em um dos componentes como uma pré-montagem. Quando o outro dentre os componentes é montado na pré-montagem, e dessa maneira comprime o anel no vão entre os componentes, preferencialmente apenas as projeções se deformam. Essa deformação pode ser elástica ou plástica, dependendo do formato e/ou do perfil das projeções e o tamanho do vão. Se apenas as projeções se deformarem dessa maneira, a área de contato transmissora de força na interface de deslizamento não é alterada substancialmente quando o anel é comprimido. Isso permite que uma força de deslizamento consistente seja atingida.

A camada de baixo atrito pode ser integral com ou fixada na faixa, e se conforma ao formato da faixa. Por exemplo, a camada de baixo atrito se molda e é compatível com as projeções na faixa. Essa característica permite uma construção compacta. A camada de baixo atrito compreende uma série de remendos distintos fixados ou laminados na faixa. Por exemplo, a camada de baixo atrito pode ser fornecida em pontos de contato na interface de deslizamento. Em uma modalidade, os remendos do material de baixo atrito são fixados na faixa nas regiões de marcação e nos aros. A faixa pode estar exposta aonde não haja contato na interface de deslizamento.

A camada de baixo atrito pode ser fixada em uma superfície da faixa voltada para o componente interno ou externo. A camada de baixo atrito pode ser revestida ou ligada à faixa. Em uma modalidade, a camada de baixo atrito é laminada na superfície da faixa. A laminação da camada de baixo atrito fornece uma espessura igualada entorno da faixa para evitar remendos finos que possam ocorrer se a camada é revestida mediante a imersão da faixa em uma forma líquida do segundo material e ao girar ou desvencilhar o excesso.

Em algumas modalidades, o anel de tolerância é preso em um dos componentes interno ou externo, de modo que a interface de deslizamento esteja entre o anel e os outros componentes. Por exemplo, o anel de tolerância pode ser preso ou retido mediante a preensão de modo elástico da faixa no componente interno. Nesse exemplo, a camada de baixo atrito é fornecida apenas na superfície interna da faixa e as projeções podem ser estender radialmente para fora da faixa, por exemplo, em direção ao componente externo. Com essa disposição, a interface de deslizamento está na área de contato entre a superfície interna do anel de tolerância e o componente interno, em que as marcações das projeções e os aros do anel de tolerância entram em contato com o componente interno.

O anel de tolerância é preso mediante engate por atrito da faixa em um dos componentes. Em modalidades de anel partido, o anel partido é resiliente de modo a prender um componente (por exemplo, uma haste) que é maior do que o seu diâmetro, ou se expande para fora contra um componente externo (por exemplo, um furo em um alojamento) que é menor do que o seu diâmetro. Pode ser desejável permitir o movimento relativo entre os componentes interno e externo em apenas um sentido (por exemplo, rotacional ou axial) . Nesse caso, o anel de tolerância pode ser mecanicamente limitado com respeito a um dos componentes para prevenir movimento relativo na interface de deslizamento no sentido indesejado. Por exemplo, o anel de tolerância pode se fixar em um sulco externo na superfície externa de uma haste. As bordas do sulco previnem o movimento axial do anel de tolerância em relação à haste. Se a interface de deslizamento é fornecida na superfície interna do anel de tolerância, movimento axial relativo da haste e do furo nessa interface é prevenido e precisa, ao invés disso, ocorrer na superfície externa do anel de tolerância. A superfície externa pode não ter a camada de baixo atrito e pode, portanto, fornecer mais resistência ao movimento relativo.

A faixa pode compreender um anel partido resiliente, como um laço aberto de material que se estende parcialmente em torno do perímetro do componente interno. A configuração de projeções pode ser simétrica em torno da circunferência do anel com respeito à parte partida. Essa disposição pode ser particularmente estável.

O componente interno pode ser uma haste e o componente externo pode ser um alojamento que tem um furo para receber a haste. O anel de tolerância se estende em torno do perímetro da haste para engatar a superfície externa da haste e a superfície interna do furo. Conforme mencionado acima, a faixa pode ser estender por inteiro em torno do perímetro da haste ou apenas parcialmente em torno da haste.

O aparelho pode incluir, também, uma unidade de acionamento disposta para causar rotação relativa entre a haste e o alojamento, em que o anel está disposto para permitir escorregamento circunferencial entre a superfície externa da haste e a superfície interna do furo.

A camada de baixo atrito pode ter substancialmente a mesma extensão circunferencial que a faixa. A camada de baixo atrito pode ser fornecida em todos os pontos de contato entre o anel e componente interno/externo na interface de escorregamento. A faixa, portanto, não entra em contato com o componente que está em movimento em relação à mesma na interface de escorregamento, que pode reduzir o atrito.

Cada indentação pode ser localizada oposta à projeção. Por exemplo, as projeções podem ser formadas ao estampar, pressionar ou perfilar uma tira de material de modo que as indentações sejam automaticamente formadas na parte de trás da tira quando as projeções são feitas.

Quando as projeções são autocontidas, estruturas distintas que têm paredes que encerram um volume quando montadas entre os componentes interno e externo, as mesmas podem reter qualquer graxa aplicada antes da montagem e reduzir ou minimizar vazamentos subsequentes.

De acordo com outro aspecto, pode ser fornecido um anel de tolerância para montagem entre componentes interno e externo para causar o engatamento conjugado entre os mesmos. O anel compreende uma faixa deformável de um primeiro material, sendo que a faixa tem um aro que se estende circunferencialmente plano e uma pluralidade de projeções que se estendem radialmente, circunferencialmente espaçadas, e uma camada de baixo atrito de um segundo material que tem um coeficiente menor de atrito do que o primeiro material para fornecer uma interface de escorregamento para permitir movimento relativo entre os componentes interno e externo. O anel pode ter qualquer um dos recursos discutidos acima com respeito a outros aspectos.

De acordo com ainda outro aspecto, pode-se fornecer um método para formar um anel de tolerância para montagem entre componentes para causar o engatamento conjugado entre os mesmos, em que o método compreende: fixar uma camada de material escorregadio em uma tira de material de base para formar uma estrutura em camadas, sendo que o material escorregadio tem um coeficiente menor de atrito do que o material de base; formar uma pluralidade de projeções espaçadas por toda a estrutura em camadas adjacente a uma região plana; dobrar a estrutura em camadas para formar um anel, em que a região plana se torna um aro que se estende circunferencialmente e a pluralidade de projeções se estendem radialmente a partir da estrutura em camadas.

O material de base pode ser, novamente, de material adequado para formar um anel de tolerância, como mola aço ou similares. O material escorregadio pode ser laminado no material de base para fixar-se ao mesmo. A laminação tem uma vantagem em algumas aplicações devido ao fato de sua camada fixada ter uma espessura consistente. A espessura da camada laminada pode ser selecionada para garantir que o desempenho do material não degrade caso haja qualquer desgaste na interface de escorregamento. O material escorregadio pode ser qualquer material adequado para formar a camada de baixo atrito discutida acima. A pluralidade de projeções pode ser formada ao estampar, pressionar ou perfilar a estrutura em camadas.

As modalidades também são diferenciadas em relação a projetos convencionais que meramente mudam o intervalo e/ou profundidade de suas corrugações para alcançar um grau de resiliência que evite o torque excessivo. Com modalidades do presente anel de tolerância, o projeto opera dentro de uma faixa de torque bem definida (por exemplo, com valores máximos e mínimos) para fornecer de modo funcional uma quantidade definida de resistência controlada. Esse projeto fornece um meio de limitar torque ou força axial dentro de faixas definidas. Assim, o mesmo fornece um alto grau de controle preciso de força, ao invés de uma mera especificação de resiliência para compensação radial. As modalidades do anel de tolerância combinam características de mola específicas da faixa metálica com as características de atrito e desgaste de uma camada de baixo atrito selecionada, em um anel de tolerância que estende o envelope de desempenho dos projetos de tolerância em um controle de largura de banda precisa de aplicações de escorregamentos múltiplos de força inferior que não eram previamente possíveis.

A Figura 7 é uma vista secíonal de outra modalidade que ilustra várias camadas de um anel de tolerância resistente à corrosão 700. O anel de tolerância 700 pode incluir um substrato que porta carga 7 02, tal como uma camada de suporte metálico (por exemplo, uma faixa anular) . A camada de suporte metálico pode incluir um metal ou uma liga de metal tal como aço incluindo aço carbono, aço mola e similares, ferro, alumínio, zinco, cobre, magnésio, ou qualquer combinação dos mesmos. O substrato que porta carga 702 pode ser revestido com camadas de proteção contra corrosão temporárias 704 e 706 para prevenir a corrosão do substrato que porta carga antes do processamento. Adicionalmente, uma camada de proteção contra corrosão temporária 708 pode ser aplicada sobre a camada 704.

Cada uma das camadas 704, 706 e 708 pode ter uma espessura de cerca de 1 a 50 micra, tal como cerca de 7 a 15 micra. As camadas 704 e 706 podem incluir um fosfato de zinco, ferro, manganês, ou qualquer combinação dos mesmos, ou uma camada de nanocerâmica. Ademais, as camadas 704 e 706 podem incluir silanos funcionais, primers baseados em silano nanoescalonado, silanos hidrolisados, promotores de adesão de organosilano, primers de silano baseados em solvente/água, poliolefinas clorinadas, superfícies apassivadas, zinco comercialmente disponível (mecânico/galvânico) ou revestimentos de zinco e níquel, ou qualquer combinação dos mesmos. A camada 708 pode incluir silanos funcionais, primers baseados em silano nanoescalonado, silanos hidrolisados, promotores de adesão de organosilano, primers de silano baseados em solvente/água. As camadas de proteção contra corrosão temporárias 704, 706, e 708 podem ser removidas ou retidas durante o processamento.

Uma camada de baixo atrito ou deslizamento 710 pode ser aplicada ao substrato que porta carga 702, tal como com uma camada adesiva 712 ou outros meios conforme descritos na presente invenção. A camada deslizante 710 pode compreender os materiais descritos na presente invenção. Adicionalmente, a camada deslizante 710 pode incluir enchimentos, tal como um enchimento de redução de atrito. Os exemplos de enchimentos que podem ser usados na camada deslizante 710 incluem fibras de vidro, fibras de carbono, silício, grafite, PEEK, bissulfeto de molibdênio, poliéster aromático, partículas de carbono, bronze, fluoropolímero, enchimentos termoplásticos, carboneto de silício, óxido de alumínio, poliamidimida (PAI), PPS, polifenileno sulfona (PPS02), polímeros de cristal líquido (LCP), poliésteres aromáticos (Econol), e partículas minerais tais como volastonita e de sulfato de bário, ou qualquer combinação dos mesmos. Os enchimentos podem ser na forma de microesferas, fibras, pós, rede, ou qualquer combinação dos mesmos.

Em algumas modalidades, a camada deslizante pode incluir uma rede tecida ou uma malha de metal expandido. A rede tecida ou malha de metal expandido pode incluir um metal ou liga de metal tal como alumínio, aço, aço inoxidável, bronze, ou similares. Alternativamente, a rede tecida pode ser uma rede de polímero tecida. Em uma modalidade alternativa, a camada deslizante pode não incluir uma rede ou malha. Em outra modalidade alternativa, a rede tecida ou malha de metal expandido pode ser inserida entre duas camadas adesivas.

A camada adesiva 712 pode compreender um adesivo de fusão a quente. Os exemplos de adesivos que podem ser usados na camada adesiva 712 incluem fluoropolimeros, resinas epóxi, resinas de poliimida, copolímeros de poliéter/poliamida, vinil acetatos de etileno, Etileno tetrafluoroetileno (ETFE), copolímero ETFE, perfluoroalcóxi (PFA), ou qualquer combinação dos mesmos. Adicionalmente, a camada adesiva 712 pode incluir ao menos um grupo funcional selecionado dentre -C=O, -C-O-R, -COH, -COOH, -COOR, CF2=CF-OR, ou qualquer combinação dos mesmos, em que R é um grupo orgânico cíclico ou linear que contém entre 1 e 20 átomos de carbono. Adicionalmente, a camada adesiva 712 pode incluir um copolímero. Em uma modalidade, o adesivo de fusão a quente tem uma temperatura de fusão de não mais que cerca de 250°C, tal como não mais que cerca de 220°C. Em outra modalidade, a camada adesiva 712 pode se romper acima de cerca de 200°C, tal como acima de 220°C. Em modalidades adicionais, a temperatura de fusão do adesivo de fusão a quente pode ser mais alta que 250°C, até mesmo mais alta que 300°C.

Em uma superfície oposta do substrato que porta carga 702 da camada deslizante 710, um revestimento resistente à corrosão 714 pode ser aplicado. O revestimento resistente à corrosão 714 pode ter uma espessura de cerca de 1 a 50 micra, tal como cerca de 5 a 20 micra, e tal como cerca de 7 a 15 micra. O revestimento resistente à corrosão pode incluir uma camada promotora de adesão 716 e uma camada de epóxi 718. A camada promotora de adesão 716 pode incluir um fosfato de zinco, ferro, manganês, estanho, ou qualquer combinação dos mesmos, ou uma camada de nanocerâmica. A camada promotora de adesão 716 pode incluir silanos funcionais, camadas baseadas em silano nanoescalonado, silanos hidrolisados, promotores de adesão de organosilano, primers de silano baseados em solvente/água, poliolefinas clorinadas, superfícies apassivadas, zinco comercialmente disponível (mecânico/galvânico) ou revestimentos de Zinco e Níquel, ou qualquer combinação dos mesmos.

A camada de epóxi 718 pode ser um epóxi termocurado, um epóxi curado por UV, um epóxi curado por IR, um epóxi curado por feixe eletrônico, um epóxi curado por radiação ou um epóxi curado por ar. Adicionalmente, a resina epóxi pode incluir poliglicidiléter, diglicidiléter, bisfenol A, bisfenol F, oxirano, oxaciclopropano, etilenóxido, 1,2-epoxipropano, 2-metiloxirano, 9, 10-epoxi-9,10-diidroantraceno, ou qualquer combinação dos mesmos. A resina epóxi pode incluir epóxis modificados de resina sintética com base em resinas fenólicas, resinas de ureia, resinas de melamina, benzoguanamina com formaldeído, ou qualquer combinação dos mesmos. A título de exemplo, os epóxis podem incluir

mono epóxido

bis epóxido , tris epóxido linear

tris epóxido ramificado

ou qualquer combinação dos mesmos, em que CXHYXZAU é uma cadeia de carbono saturada ou insaturada linear ou ramificada com, opcionalmente, átomos de halogênio XZ que substituem átomos de hidrogênio, e, opcionalmente, onde átomos como nitrogênio, fósforo, boro, etc, estão presentes e B é um dentre carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo, boro, enxofre, etc.

A resina epóxi pode incluir adicionalmente um agente de endurecimento. O agente de endurecimento pode incluir aminas, anidridos de ácido, endurecedores de fenol novolac como fenol novolac poli[N-(4-hidroxifenil)maleimida] (PHPMI), resole fenol formaldeídos, compostos de amina graxa, anidridos policarbônicos, poliacrilato, isocianatos, poliisocianatos encapsulados, complexos de amina de trifluoreto de boro, endurecedores à base de cromo, poliamidas, ou qualquer combinação dos mesmos. De modo geral, os anidridos de ácido podem ser conformar à fórmula R-C=O-O-C=O-R' onde R pode ser CXHYXZAU conforme descrito acima. As aminas podem incluir aminas alifáticas como monoetilamina, dietilenotriamina, trietilenotetraamina, e similares, aminas aliciclicas, aminas aromáticas como aminas alifáticas cíclicas, aminas cicloalifáticas, amidoaminas, poliamidas, diciandiamidas, derivados de imidazol, e similares, ou qualquer combinação dos mesmos. De modo geral, as aminas podem ser aminas primárias, aminas secundárias, ou aminas terciárias que se conformam à fórmula R1R2R3N em que R pode ser CXHYXZAU conforme descrito acima.

Em uma modalidade, a camada de epóxi 718 pode incluir cargas para aperfeiçoar a condutividade, como cargas de carbono, fibras de carbono, partículas de carbono, grafite, cargas metálicas como bronze, alumínio, e outros metais e suas ligas, cargas de óxido de metal, cargas de carbono de metal revestido, cargas de polímero de metal revestido, ou qualquer combinação dos mesmos. As cargas condutoras podem permitir que a corrente atravesse o revestimento de epóxi e podem aumentar a condutividade da bucha revestida quando comparado a uma bucha revestida sem cargas condutoras.

Em uma modalidade, uma camada de epóxi pode aumentar a resistência à corrosão da bucha. Por exemplo, a camada de epóxi 718 pode evitar substancialmente que elementos corrosivos, como água, sais, e similares, entrem em contato com o substrato que porta carga, inibindo assim a corrosão química do substrato que porta carga. Adicionalmente, a camada de epóxi pode inibir corrosão galvânica ou do alojamento ou do substrato que porta a carga ao evitar o contato entre metais dissimilares. Por exemplo, colocar uma bucha de alumínio sem a camada de epóxi em um alojamento de magnésio pode ocasionar a oxidação do magnésio. Entretanto, a camada de epóxi 718 pode evitar que o substrato de alumínio entre em contato com o alojamento de magnésio e inibir a corrosão devido a uma reação galvânica.

Esta descrição escrita usa exemplos, incluindo a melhor maneira, e também permite que o versado na técnica reproduza e use a invenção. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem às pessoas versadas na técnica. Pretende-se que tais outros exemplos estejam dentro do escopo das reivindicações se possuem os elementos estruturais que não são diferentes da linguagem literal das reivindicações ou se incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais a partir das linguagens literais das reivindicações. Por exemplo, as modalidades podem estar relacionadas a dispositivos rotacionais como um motor elétrico, como um motor de limpador de para-brisa, ou aplicações deslizantes axiais, como um mecanismo de ajuste de coluna de direção.

Embora as modalidades tenham sido mostradas ou descritas em apenas algumas de suas formas, deve se tornar aparente para os versados na técnica que as mesmas não são assim limitadas, mas, são suscetíveis a diversas mudanças sem que se desviem do escopo da invenção.

Claims

Montagem (300) compreende:
um componente externo (302);
um componente interno (306);localizado no componente externo e móvel em relação ao mesmo;
um anel de tolerância (100, 200, 500, 600, 700) montado entre os componentes interno e externo, em que o anel de tolerância caracterizada pelo fato de que uma rigidez radial que é superior à 20,000 N/mm;
uma força de deslizamento axial em uma faixa de 10 a 600 N; e
um diâmetro de pelo menos 10 mm, em que o anel de tolerância compreende uma faixa anular (102, 202, 502, 602, 702) formado a partir de um material metálico e um material de baixo atrito (104, 204, 504, 604, 710) ligado a uma faixa anular.
Montagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a faixa anular é formada a partir de aço mola e o material de baixo atrito tem um coeficiente de atrito em uma faixa de 0,04 a 0,25, e é laminada para pelo menos um lado da faixa anular.
Montagem, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de que a faixa anular tem uma espessura radial de 0,1 a 0,7 mm, e o material de baixo atrito tem uma espessura radial em uma faixa de 0,05 a 0,50 mm.
Montagem, de acordo com as reivindicações 1, 2, e 3, caracterizada pelo fato de que o anel de tolerância tem uma pluralidade de projeções (108, 208, 508, 608) que se estendem em uma direção radial, em que as projeções são comprimidas entre os componentes interno e externo de tal modo que o anel de tolerância opere em uma porção aplanada de uma característica de força de compressão/retenção através da qual as projeções exibem inicialmente comportamento elástico e são plasticamente deformadas.
Montagem, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as projeções também se estendem em uma direção axial como cristas axialmente alongadas e o anel de tolerância também tem aros que se estendem circunferencialmente (109, 209, 509, 609) em extremidades axiais das projeções.
Montagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que as projeções são circunferencialmente separadas uma das outras por seções planas (110, 210, 510, 610).
Montagem, de acordo com a reivindicação 6, quando depende da reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que as seções planas e os aros que se estendem circunferencialmente são contiguamente formados em uma configuração plana, e opcionalmente em que as cristas axialmente alongadas têm picos redondos e as extremidades axiais de cada crista terminam em um ombro afunilado (111, 211, 511, 611) nos aros que se estendem circunferencialmente.
Montagem, de acordo com as reivindicações 4 e 5, caracterizada pelo fato de que as projeções são circunferencialmente niveladas entre si.
Montagem, de acordo as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, e 8, caracterizada pelo fato de que o anel de tolerância fornece parâmetros selecionados a partir do grupo que consiste de:
- (i) um torque de deslizamento em uma faixa de 1 a 25Nm, e um diâmetro menor que 40mm;
- (ii) um torque de deslizamento em uma faixa de 1 a 100Nm, e um diâmetro superior à 40 mm;
- (iii) uma força de proteção de sobrecarga inferior à 100Nm
- (iv) um diâmetro superior à 65nm;
- (v) uma força de proteção de sobrecarga inferior à 25nm, e um diâmetro inferior à 40nm;
- (vi) uma força de proteção de sobrecarga compreendendo uma força de proteção de sobrecarga de torque entre 1 a 25Nm, e o diâmetro inferior à 40 mm.
Montagem, de acordo as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, e 9, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada resistente à corrosão (704, 706, 708, 714) na faixa anular em que a camada resistente à corrosão possui opcionalmente uma espessura de 1 a 50 mícron.
Montagem, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a camada resistente à corrosão (714) compreende uma camada de resina epóxi (718).
Montagem, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a camada resistente à corrosão (714) compreende ainda uma camada promotora de adesão (716) subjacente à camada de resina epóxi.
Montagem, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a camada promotora de adesão compreende um fosfato de zinco, ferro, manganês, estanho ou qualquer combinação destes, ou zinco galvânico, zinco mecânico ou qualquer combinação destes; e opcionalmente, em que a camada promotora de adesão compreende silanos funcionais, primers à base de silano em nanoescala, silanos hidrolisados, promotores de adesão ao organossilano, primers de silano à base de solvente/água, poliolefinas cloradas, superfícies passivadas ou qualquer combinação destes.
Montagem, de acordo com as reivindicações 11, 12 e 13, caracterizada pelo fato de que a camada de resina epóxi compreende um agente de endurecimento que inclui uma amina, um anidrido ácido, um composto de amina gordurosa, um anidrido policarbonico, um poliacrilato, um poliisocianato encapsulado ou qualquer combinação destes, e a amina inclui amina alifática, uma amina aliciclica, uma amina aromática ou qualquer combinação destas.