BR112015000087A2

BR112015000087A2 - mola arqueada de alta fadiga

Info

Publication number: BR112015000087A2
Application number: BR112015000087A
Authority: BR
Inventors: Ferreira Cunha Eugenio; Roveri Sergio
Original assignee: Barnes Group Inc
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2019-10-01
Also published as: CN104704257A; MX2020001444A; JP2015523515A; EP2869950A4; PL2869950T3; US10508700B2; KR102011176B1; CN104704257B; EP2869950B1; MX2015000172A; KR20150029018A; WO2014008466A2; US20140015179A1; WO2014008466A3; BR112015000087B1; EP3680039A1; JP6469005B2; EP2869950A2

Abstract

resumo patente de invenção "mola arqueada de alta fadiga". a presente invenção refere-se a uma mola arqueada que tem uma pluralidade de espirais que são configuradas e dimensionadas para fornecer um formato arqueado para a mola e que é substancialmente livre de estresses internos que tenderiam a impelir as espirais para um alinhamento linear. a mola é projetada para funcionar sob condições de carga, enquanto mantém o seu formato arqueado natural. a mola pode ser aquecida com o uso de um processo de aquecimento por indução.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MOLA ARQUEADA DE ALTA FADIGA.

[0001] A presente invenção reivindica prioridade do Pedido Provisório de n² de série US 61/668.658 depositado em 6 de julho de 2012, que é incorporado no presente documento.

[0002] A presente invenção é direcionada a uma mola arqueada aprimorada e a um método para formar uma mola arqueada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0003] A vibração em um trem de acionamento do veículo tem sido um problema de longa data e uma montagem de amortecedor de vibrações de torção é desejável para neutralizar quaisquer vibrações de torção derivadas do motor do veículo, o que poderia resultar em cargas de impacto indesejáveis, vibração, barulho, entre outros.

[0004] As montagens de amortecedor de vibrações de torção, frequentemente, compreenderam meios elásticos retos, tal como molas espirais que eram arqueadas de forma forçada através do uso de grampos, cunhas, separadores ou divisores de mola, ou similares para obter formato arqueado desejado. Além disso, uma pluralidade de molas retas menores era algumas vezes substituída pelas molas arqueadas maiores ao longo da trajetória que seria ocupada pelas molas arqueadas mais longas. Tais configurações, entretanto, eram complicadas, requeriam uma pluralidade de partes precisas para completar a montagem. Assim, tais montagens eram difíceis de ser fabricadas, mantidas e operadas, o que leva a um custo de produto mais alto.

[0005] Para abranger esse problema anterior, uma mola arqueada foi desenvolvida conforme revelado no documento n² US 5.052.664 que é incorporado no presente documento. O documento de patente n²‘664 revela o uso de um processo de abertura de arco para formar a mola arqueada. O processo de abertura de arco é uma etapa crítica do

2/18 processo de fabricação de mola arqueada padrão; entretanto, tal processo de abertura de arco consome muito tempo.

[0006] Em vista do estado da técnica atual para a formação de molas arqueadas, existe uma necessidade de um processo aprimorado para formar molas arqueadas, molas arqueadas que têm um desempenho aprimorado e um processo para diminuir o custo de fabricação da mola arqueada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0007] A presente invenção é direcionada a uma mola arqueada e a um método para fabricar a mola arqueada que abrange necessidades atuais conforme definido acima.

[0008] A presente invenção é um processo de fabricação aprimorado para formar uma mola em que toda a mola ou uma porção da mesma tem um formato arqueado (por exemplo, formato de arco, formato em S, formato em U, formato em C, etc.). Como se pode observar, os diversos formatos da mola que podem ser formados por meio da presente invenção não são limitantes. Todas essas molas que incluem pelo menos uma porção arqueada serão doravante referenciadas como molas arqueadas. O processo aprimorado elimina o processo de abertura de arco e no lugar usa um processo de endurecimento por indução para formar o arco na mola. A mola arqueada da presente invenção é, em geral, uma mola com o formato helicoidal formada de uma pluralidade de espirais que são configuradas e dimensionadas para fornecer um formato arqueado para a mola em seu estado livre ou natural. Como se pode observar, a mola pode ter um formato diferente de um formato helicoidal. As espirais da mola arqueada são, em geral, livres de tensões internas o que tenderia a estimular as espirais para uma disposição linear. A mola arqueada é, em geral, projetada para ter uma resistência que é suficiente para absorver

3/18 de forma elástica e/ou liberar forças em ambas as direções ao longo de uma trajetória arqueada.

[0009] Em uma modalidade não limitadora da invenção, a mola arqueada é feita de um aço endurecível ou endurecido. Como se pode observar, a mola arqueada pode ser formada de outros materiais. Em geral, o material usado para formar a porção arqueada da mola é um material que pode ser aquecido de forma induzível. A mola arqueada é, em geral, projetada para ser capaz de atingir uma dureza de Rockwell C de pelo menos cerca de 20 e até cerca de 80 e, tipicamente, entre cerca de 40 e 60; entretanto, não é necessário. A mola arqueada, em geral, tem uma força tênsil de pelo menos 0,62 MPa, tipicamente, pelo menos cerca de 0,69 MPa e mais tipicamente pelo menos cerca de 1,31 MPa; entretanto, isso não é necessário. O tamanho, formato e comprimento da mola arqueada não são limitadores. O formato e tamanho de corte transversal das espirais da mola não são limitadores. O rádio de arco da mola não é limitador.

[0010] Em uma outra modalidade e/ou alternativa da invenção, é fornecido um método para fabricar uma mola arqueada inicialmente, formando-se uma mola reta; submeter a mola a uma pré-tensão para um formato arqueado; submeter a mola a um tratamento de calor por meio de aquecimento por indução a temperaturas elevadas por um tempo suficiente para aliviar a tensão na mola e para formar uma mola arqueada; e, então, resfriar a mola arqueada a temperaturas mais baixas (por exemplo, à temperatura ambiente). A mola é, em geral, submetida à pré-tensão com o uso de um suporte fixador. O tipo de suporte fixador não é limitador. A mola pode ser submetida ao tratamento de calor subsequente a ser submetida à pré-tensão por meio do suporte fixador e/ou aquecida antes de ser submetida à pré-tensão por meio do suporte fixador. Em geral, a mola é aquecida subsequente a ser submetida à pré-tensão por meio do suporte fixador. A etapa de trata

4/18 mento de calor, em geral, inclui aquecer uma ou mais porções da mola por meio de um processo de aquecimento por indução. Opcionalmente, tipos adicionais de processos tratamento de calor podem ser usados para aquecer uma ou mais porções da mola. A etapa de tratamento de calor inclui uma etapa de resfriamento da mola. Em uma disposição não limitadora, a etapa de resfriamento inclui submeter a mola a um resfriamento bruto em um fluido (por exemplo, ar, gás, liquido, etc.). Em um exemplo não limitador, o fluido de resfriamento bruto é um liquido (por exemplo, água, óleo, mistura de água e óleo, etc.). Em outro exemplo não limitador, o fluido de resfriamento bruto é um gás (por exemplo, nitrogênio argônio, ar, etc.). A mola durante o processo de resfriamento é, em geral, rapidamente resfriada (por exemplo, resfriada dentro de 0,01 a 5 minutos, etc.) pelo fluido de resfriamento bruto a uma temperatura que é, em geral, de +65,56 ^QC (+150 ^QF) a -10 ^QC (-50 ^QF) da temperatura ambiente (por exemplo, 15,56 ^QC a 32,22 ^QC (60 a 90 ^QF)). Em um exemplo não limitador, a mola durante o processo de resfriamento é rapidamente resfriada (por exemplo, resfriada dentro de 0,01 a 2 minutos) pelo fluido de resfriamento bruto para uma temperatura que é, em geral, cerca de ±1,11 ^QC (± 30 ^QF) da temperatura ambiente (por exemplo, 15,56 a 32,22 ^QC (60 a 90 ^QF)). Em geral, a mola é liberada do suporte fixador após e/ou durante a etapa de resfriamento bruto.

[0011] Conforme mencionado acima, a presente invenção é um aprimoramento sobre os métodos da técnica anterior para formar uma mola arqueada. Os processos da técnica anterior atuais para formar uma mola arqueada envolvem as etapas de:

1. Enrolar o fio para formar uma mola helicoidal reta;

2. Aliviar a tensão da mola helicoidal reta formada;

3. Submeter a mola helicoidal reta ao jateamento de granaIha;

5/18

4. Afiar as extremidades da mola helicoidal reta;

5. Submeter a mola helicoidal reta ao jateamento de granaIha uma segunda vez;

6. Preaquecer a mola helicoidal reta;

7. Dobrar a mola helicoidal em um suporte fixador;

8. Aquecer a mola dobrada helicoidal em uma fornalha por mais de 20 minutos enquanto no suporte fixador;

9. Submeter a mola helicoidal aquecida ao resfriamento bruto; e,

10. Remover a mola helicoidal submetida a resfriamento bruto do suporte fixador.

[0012] A presente invenção é um aprimoramento significativo sobre o processo da técnica anterior para formar uma mola arqueada. O processo da presente invenção envolve as etapas de:

a. Enrolar o fio para formar uma mola reta;

b. Aquecer a mola por meio do aquecimento por indução antes de dobrar a mola em um suporte fixador;

b. Dobrar a mola aquecida no suporte fixador;

d. Submeter a mola aquecida ao resfriamento bruto; e,

e. Remover a mola submetida ao resfriamento bruto do suporte fixador.

[0013] O processo de formação de acordo com a presente invenção é fundamentalmente diferente do processo de formação de mola arqueada anterior em que a mola é, em primeiro lugar, aquecida por meio do aquecimento por indução antes de a mola ser colocada em um suporte fixador. Como se pode observar, a mola poderia ser colocada em um suporte fixador antes e durante o aquecimento. Quando a mola é aquecida por indução, a mola é, em geral, aquecida enquanto a mola é uma mola reta. O aquecimento por indução da mola, em geral, leva menos do que 5 minutos, tipicamente menos do que cerca de 2

6/18 minutos, mais tipicamente menos do que cerca de 1 minuto e ainda mais tipicamente menos do que cerca de 30 segundos; entretanto, outros períodos de tempo podem ser usados. O tempo de aquecimento usado em um processo de aquecimento por indução é significativamente menor do que o período de tempo de aquecimento convencional que ocorre em uma fornalha, em que os tempos de aquecimento anteriores eram em excesso de 10 minutos e tipicamente pelo menos 20 minutos. Após a mola ser aquecida por indução quando em um formato reto, a mola reta rosqueada é, em geral, formada no suporte fixador em um formato arqueado em menos do que cerca de 5 minutos após ser aquecida por indução, tipicamente menor do que cerca de 2 minutos após ser aquecida por indução, mais tipicamente menos do que cerca de 1 minuto após ser aquecida por indução e ainda mais tipicamente menos do que cerca de 30 segundos após ser aquecida por indução; entretanto, outros períodos de tempo podem ser usados. A mola que foi aquecida e endurecida por meio do processo de acordo com a presente invenção exibiu taxas de tensão residual aprimoradas em comparação com as molas que foram aquecidas em uma fornalha de aquecimento tradicional.

[0014] Uma ou mais etapas de processo adicionais podem ser usadas para formar a mola arqueada da presente invenção. Tais etapas adicionais opcionais incluem:

i. Aliviar a tensão da mola formada antes e/ou após o aquecimento por indução.

ii. Submeter a mola a jateamento de granalha uma ou mais vezes antes e/ou após o aquecimento por indução.

iii. Preaquecer a mola antes do aquecimento por indução.

iv. Afiar as extremidades da mola antes e/ou após o aquecimento por indução.

7/18

v. Anexar uma tampa de extremidade a uma ou mais extremidades da mola com ou sem a trituração das extremidades da mola.

[0015] Um objetivo não limitador da presente invenção é fornecer um processo não limitador para formar molas arqueadas.

[0016] Um outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que tenham um desempenho aprimorado.

[0017] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que diminua o custo de fabricação das molas arqueadas.

[0018] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que diminua o risco de inclusão de falhas como um melhor perfil de tensão residual induzido por meio do tratamento de calor por indução.

[0019] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que aumente a dureza de material, gerando uma mola arqueada de alta fadiga (isto é, propriedades de fadiga apri moradas).

[0020] Um outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que também possa gerar formatos de mola únicos (por exemplo, formatos de S, formatos de C, formatos de U, etc.).

[0021] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que tenham propriedades mecânicas aprimoradas.

8/18 [0022] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que reduz o tempo para formar as molas arqueadas.

[0023] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que usa o aquecimento por indução para formar as molas arqueadas.

[0024] Um outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que usa a tampa de extremidades em uma ou mais extremidades da mola para eliminar ou reduzir a necessidade de triturar uma ou ambas as extremidades das molas arqueadas.

[0025] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que inclui as etapas de a) enrolar o fio para formar uma mola reta; b) aquecer a mola por meio do aquecimento por indução; c) dobrar a mola aquecida em um suporte fixador; d) submeter a mola aquecida ao resfriamento bruto; e, e) remover a mola submetida ao resfriamento bruto do suporte fixador.

[0026] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer um processo aprimorado para formar molas arqueadas que inclui uma ou mais etapas de processos adicionais/opcionais que incluem i) aliviar a tensão da mola formada antes e/ou após o aquecimento por indução; ii) submeter a mola ao jateamento de granai ha uma ou mais vezes antes e/ou após o aquecimento por indução; iii) preaquecer a mola antes do aquecimento por indução; iv) triturar as extremidades da mola antes e/ou após o aquecimento por indução; e/ou v) anexar uma tampa de extremidade a uma

9/18 ou mais extremidades da mola com ou sem o afiamento das extremidades da mola.

[0027] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer uma mola arqueada que tem uma pluralidade de espirais que são configuradas e dimensionadas para fornecer um formato arqueado para a mola e que é substancialmente livre de tensões internas que tenderíam a estimular as espirais para a disposição linear.

[0028] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer uma mola arqueada que tem uma pluralidade de espirais que são configuradas e dimensionadas para fornecer um formato arqueado para a mola e que tem uma tampa de extremidade conectada a uma ou mais extremidades da mola com ou sem a trituração das extremidades da mola.

[0029] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer uma mola arqueada que pode ou não ser formada por meio do uso do tratamento de calor por indução.

[0030] Ainda outro objetivo e/ou um objetivo alternativo não limitador da presente invenção é fornecer uma mola arqueada que tem um aumento da vida de fadiga e melhores propriedades de material devido ao tratamento de calor por indução.

[0031] Esses e outros objetivos e vantagens se tornarão evidentes aos versados na técnica através da leitura e compreensão dessa descrição considerada em conjunto com os desenhos que anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0032] Referindo-se agora aos desenhos, os quais ilustram as modalidades não limitadoras da presente invenção;

A Figura 1 é uma vista isométrica da mola arqueada de acordo com a presente invenção;

10/18

A Figura 2 é uma vista frontal da mola arqueada da Figura 1;

A Figura 3 é uma vista em corte transversal ao longo das linhas 3 a 3 da Figura 2; e,

A Figura 4 é uma vista em corte transversal ao longo das linhas 4 a 4 da Figura 2;

A Figura 5 é uma vista em elevação frontal de um suporte fixador de mola de acordo com a presente invenção;

A Figura 6 é uma vista em elevação frontal de uma tampa de extremidade de acordo com a presente invenção;

A Figura 7 é uma vista de topo da tampa de extremidade da Figura 6; e,

As Figuras de 8 a 15 são vistas laterais de diversas molas de formato arqueado não limitadoras de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES NÃO LIMITADORAS [0033] Referindo-se agora às Figuras de 1 a 15 que ilustram modalidades não limitadoras da presente invenção, são fornecidos uma mola arqueada e um método para fabricar a mola arqueada. A mola arqueada pode ser usada em uma variedade de diferentes aplicações. Uma aplicação não limitadora é o uso da mola arqueada em uma montagem de amortecedor de vibrações de torção conforme ilustrado no documento n² US 5.052.664, que está incorporado no presente documento por referência. A operação da montagem de amortecedor de vibrações de torção com a mola helicoidal arqueada será mais suave do que a operação de uma montagem de amortecedor de vibrações de torção que utiliza molas retas curvadas por força. Uma mola reta curvada por força enfrenta constantemente tensões internas que tendem a endireitar a mola. Assim, a mola reta curvada por força entra em atrito e interfere nos lados da montagem de amortecedor de vibrações de

11/18 torção, inibindo assim a operação suave. A mola arqueada quando usada em uma montagem de amortecedor de vibrações de torção fornecerá também atenuação ou amortecimento aprimorados das vibrações de mola, então, o amortecedor de vibração convencional que utiliza molas retas pelas mesmas razões conforme especificado acima. Além disso, a compressão da mola arqueada para uma configuração sólida, isto é, onde cada espiral entra em contato com cada espiral adjacente, operar como um batente no sistema independentemente do uso de outros meios. A tensão indesejável na mola helicoidal arqueada também será evitada devido ao formato arqueado da mola e por meio do uso de aquecimento por indução da mola durante o processo de formação da mola, portanto, aprimorando o uso eficaz da montagem de amortecedor de vibração. Uma mola reta que é arqueada de maneira forçada mediante a montagem enfrenta tensões devido à instalação não natural que são opostos em direção às tensões que aparecem na mola através do uso na montagem de amortecedor de vibrações de torção. As molas instaladas dessa maneira enfrentam tensões em uma direção com a unidade em descanso. Conforme o torque é aplicado a unidade e elevado, as molas se desviam até um ponto onde tais tensões diminuem a zero. Carregamento e desvios adicionais resultam nessas tensões aumentando na direção oposta. Tal tensão bidirecional reduz a tensão permitida para evitar o relaxamento excessivo ou ruptura que pode ser experimentada pela mola em serviço. Em contraste, o corpo da mola arqueada enfrentará apenas a tensão unidirecional normal devido ao fato de que a mola arqueada é recebida no alojamento no seu estado arqueado natural. Assim, a mola arqueada não será tensionada excessivamente, portanto, aumentando a capacidade usável e a vida útil da montagem de amortecedor de vibração. A durabilidade da montagem de amortecedor de vibração também pode ser aumentada devido à redução no número de molas necessárias para a

12/18 operação. As extremidades de mola têm sido historicamente sujeitas à ruptura de fadiga de dobra próximo às pontas das extremidades espirais aterradas. A presente invenção evita a necessidade anterior de triturar as extremidades da mola quando as tampas de extremidade novas da presente invenção são usadas. Em montagens de amortecedor de vibrações de torção convencionais, uma pluralidade de molas retas empregadas, portanto aumentando o número de extremidades aterradas e fornecendo maiores oportunidades para a falha. Entretanto, uma vez que uma única mola arqueada pode substituir uma pluralidade de molas retas menores, o número de extremidades de mola é reduzido. Também, as extremidades de mola restantes podem ser reforçadas com o uso do espaço economizado que resulta da minimização de componentes no amortecedor. Assim, o número de localizações potenciais de falha é reduzido e a vida e durabilidade da montagem podem ser aumentadas com o uso da mola arqueada.

[0034] Referindo-se agora às Figuras de 1 a 4 e 8 a 15, a mola arqueada 10 da presente invenção pode se feita por meio de diversos processos. As Figuras 1 a 4 e 15 ilustram um formato de arco mola e as Figuras de 8 a 14 ilustram tipos de molas com o formato em S (Figuras de 8 a 9 & 14), uma mola com o formato em C (Figuras 10 & 13) uma mola com o formato em U (Figura 11) e uma mola com o formato em onda (Figura 12). As linhas sólidas através das molas ilustradas nas Figuras 8 a 11 são meramente uma linha ao longo do eixo geométrico central da mola para ilustrar o formato da mola e não representa qualquer tipo de estrutura da mola. Como se pode observar, a mola de acordo com a presente invenção pode ter outros formatos que inclui um formato arqueado. Em um método não limitador, uma mola reta enrolada de modo convencional é formada por meio de técnicas de fabricação de mola helicoidal tradicionais. Tais técnicas incluem começar com materiais enrijecidos ou pré-endurecidos e temperados de

13/18 qualquer corte transversal necessário. Materiais atuais que podem ser usados incluem, mas não se limitam a, aços 1070, 6150, 6150 modificados e 9254, conforme processados em fio de mola de qualidade adequada. Em geral, o aço 6150 de corte transversal circular, préendurecido e temperado (Rc 45 a 55) pode ser usado. Como se pode observar, outros materiais podem ser usados. Como também se pode observar, o material não precisa ser enrijecido, pré-endurecido e/ou temperado. Como se pode observar adicionalmente, o material pode ter diferentes valores de Rc.

[0035] Após a mola ser formada em um formato helicoidal reto, a mola é, então, submetida ao tratamento de calor por meio de um processo de aquecimento por indução. Por exemplo, no caso do aço 6150 pré-endurecido e temperado, o tratamento de calor por meio do aquecimento por indução seria menor do que cerca de 1 minuto e o metal seria aquecido a pelo menos cerca de 371,11 ^QC (700 ^QF). Qualquer processo de aquecimento por indução padrão pode ser usado.

[0036] Após a mola ser aquecida por indução, a mola helicoidal reta é dobrada e forçada em um arco com o uso de um suporte fixador. Qualquer tipo de suporte fixador pode ser usado. Em geral, o suporte fixador é formado de material metálico e/ou um material cerâmico; entretanto, outros materiais ou materiais adicionais podem ser usados. Uma disposição de suporte fixador não limitador é ilustrada na Figura 5. A disposição de suporte fixador 20 inclui uma disposição de fixação que tem duas superfícies de perfil arqueado 30, 40 que são posicionadas em lados opostos da mola 10. Desse modo, quando as duas superfícies de perfil arqueado da disposição de fixação são atraídas em conjunto enquanto a mola reta é posicionada entre as duas superfícies de perfil arqueado, as duas superfícies de perfil arqueado mediante o contato com lados da mola farão com que a mola se dobre no formato arqueado desejado. Os materiais usados para formar as

14/18 duas superfícies de perfil arqueado não são limitadores. Por exemplo, quando uma mola com o formato em S (Consultar as Figuras 8 a 9 & 14) está para ser formada, as duas superfícies de perfil arqueado podem ter um perfil de formato em S. As duas superfícies de perfil arqueado também podem ter formatos para formar a mola com o formato em C (Consultar as Figuras 10 & 13), molas com o formato em U (Consultar a Figura 11), molas com o formato em onda (Figura 12), etc. Em geral o raio de curvatura de superfície de perfil arqueado 40 que entra em contato com um primeiro lado da mola é maior do que o raio de curvatura da superfície de perfil arqueado 30 que entra em contato com o lado oposto da mola. A superfície de perfil arqueado 30 é ilustrada como sendo montada em uma posição fixada por suportes 32, 34; entretanto, isso não é necessário. A superfície de perfil arqueado 40 é ilustrada como sendo móvel por meio de brações 42, 44 entre uma posição fixada e uma posição não fixada; entretanto, isso não é necessário. Como se pode observar, qualquer uma ou ambas as superfícies de perfil arqueado podem ser projetadas para ser móvel. Como se pode observar, o suporte fixador pode ter outras formas. Por exemplo, o suporte fixador pode incluir o uso de um bastão curvo ou pino encaixe próximo de um ângulo livre diferente e raio de arco, então, o ângulo livre desejado e o raio de arco da mola arqueada finalizada. Tal bastão ou pino curvo de encaixe próximo é inserido na mola. Como se pode observar, outros fixadores podem ser usados para fazer com que a mola se dobre em um arco desejado antes do processo de aquecimento (por exemplo, um tubo encurvado ou curvado, matriz, tambor ou mandril sobre a qual mola, etc.).

[0037] Após a mola aquecida ser formada no formato arqueado por meio do suporte fixador, a mola aquecida é submetida ao resfriamento bruto (por exemplo, resfriamento bruto por ar e/ou líquido) a uma temperatura de cerca de ±371,11 ^QC (±150 ^QF) de temperatura ambiente e,

15/18 tipicamente, cerca de ±-1,11 ^QC (±30 ^QF) de temperatura ambiente em menos do que cerca de 3 minutos, tipicamente menos do que cerca de 2 minutos e mais tipicamente menos do que cerca de 1 minuto; entretanto, outros tempos de resfriamento bruto podem ser usados. Se o fluido de resfriamento bruto for um líquido, o líquido pode ser água em cerca da temperatura ambiente; entretanto, outras temperaturas de água podem ser usadas. O processo de resfriamento bruto, em geral, ocorre dentro de cerca de 120 segundos (por exemplo, >60 segundos; >30 segundos, etc.) após a mola ser formada no suporte fixador e/ou após o processo de aquecimento por indução ter sido concluído. A água, quando usada, pode incluir um óleo solúvel e/ou outro tipo de material de polímero; entretanto, isso não é necessário. Após o processo de resfriamento bruto ser concluído, a mola é removida do suporte fixador (por exemplo, as duas superfícies de perfil arqueado são novamente separadas uma da outra, o bastão removido, etc.), o tempo no qual a mola retém uma configuração arqueada, livre ou substancialmente de quaisquer tensões internas que tenderíam a endireitar a mola. Em um processo não limitador, a etapa de aquecimento por indução é menor do que cerca de 5 minutos (por exemplo, 0,1 a 3 minutos, 0,1 a 2 minutos, 0,1 a 1 minuto, etc.), a etapa de dobrar a mola aquecida no suporte fixador concluída em menos do que cerca de 5 minutos (por exemplo, 0,01 a 2 minutos, 0,01 a 1 minuto, 0,01 a 0,5 minuto, etc.) após a etapa de aquecimento por indução e a etapa de resfriamento bruto da mola aquecida serem em menos do que cerca de 5 minutos (por exemplo, 0,1 a 3 minutos, 0,1 a 2 minutos, 0,1 a 1 minuto, etc.) após dobrar a dita mola aquecida no dito suporte fixador.

[0038] Uma ou mais extremidades da mola podem ser, opcionalmente, aterradas antes e/ou após o processo de aquecimento por indução; entretanto, isso não é necessário. A etapa de aterramento pode ser eliminada com o uso das tampas de extremidade 50 conforme ilus

16/18 trado nas Figuras de 6 a 7. A tampa de extremidade inclui uma porção de base 70 e um nariz 60. O nariz é projetado para ser pelo menos parcialmente inserido no interior das espirais de mola. A porção de base tem um formato de corte transversal, em geral, circular; entretanto, a porção de base pode ter outros formatos. O tamanho e formato de corte transversal da porção de base são, em geral, selecionados de tal modo que a porção de base não pode ser completamente inserida no interior das espirais de mola; entretanto, isso não é necessário. A espessura da porção de base não é limitadora. A porção de nariz 60 é ilustrada como tendo um tamanho de corte transversal não uniforme; entretanto, isso não é necessário. A porção de nariz é ilustrada como tendo um formato de corte transversal, em geral, circular; entretanto, a porção de nariz pode ter outros formatos. A porção de nariz tem uma porção de nariz superior 62 e uma porção de nariz inferior 64; entretanto, isso não é necessário. O corte de topo da porção de nariz superior pode, opcionalmente, incluir um cone 61. A porção de nariz superior 62 é ilustrada como tendo um tamanho de corte transversal menor do que a porção de nariz inferior 64. Em geral, a porção de nariz inferior 64 tem um tamanho e formato de corte transversal de tal modo que a porção de nariz inferior 64 engata com as superfícies interiores do interior das espirais de mola para facilitar e fixar a tampa de extremidade na mola; entretanto, isso não é necessário. Uma transição 65 pode, opcionalmente, ser formada entre a porção de nariz superior 62 e uma porção de nariz inferior 64. A transição, quando usada, pode, opcionalmente, ter uma forma cônica ou inclinada. A superfície superior da porção de base, opcionalmente, inclui um lábio de rosqueamento 72 e/ou um batente 68. O lábio de rosqueamento, quando usado, pode ter uma porção frontal estreita conforme ilustrado na Figura 7 que é projetada para engatar com as superfícies interiores do interior das espirais de mola, de modo que a tampa de extremidade possa ser ros

17/18 queada na mola; entretanto, isso não é necessário. O batente, quando usado, é projetado para limitar o rosqueamento adicional da tampa de extremidade sobre a mola. Conforme a tampa de extremidade é rosqueada sobre a mola, a extremidade 12 da mola engatará com a batente e, portanto, prevenir o rosqueamento adicional da tampa de extremidade na mola. O lábio de rosqueamento é ilustrado como aumentando em espessura a partir da porção frontal estreita para o batente 68 conforme ilustrado na Figura 6. A tampa de extremidade pode ser formada de qualquer tipo de material. A tampa de extremidade, quando usada, pode ser usada para estender a vida da mola ao proteger as extremidades da mola. Quando as extremidades da mola não são adequadamente aterradas, tensões indesejadas podem ser aplicadas às extremidades de mola durante o uso da mola, assim causa a falha prematura da mola. O uso das tampas de extremidades na mola pode reduzir ou eliminar tais tensões indesejadas nas extremidades da mola e, portanto, estendem a vida útil da mola.

[0039] Uma ou mais etapas de processos adicionais podem ser usadas para formar para formar a mola arqueada da presente invenção. Tais etapas adicionais opcionais incluem:

ii. Submeter a mola ao jateamento de granalha uma ou mais vezes antes e/ou após o aquecimento por indução.

iii. Pré-aquecer a mola antes do aquecimento por indução.

[0040] Será, assim, observado que os objetivos apresentados acima, dentre os que se tornam evidentes a partir da descrição antecedente, são atingidos de modo eficaz e uma vez que certas alterações podem ser feitas nas construções apresentadas sem se desviar do espirito e escopo da invenção, toda a matéria contida na descrição acima e nos desenhos anexos destina-se a ser deve ser interpretada como

18/18 ilustrativa e não como no sentido limitador. A invenção foi descrita com referência às modalidades preferenciais e alternadas. As modificações e alterações se tornarão evidentes aos versados na técnica mediante a leitura e entendimento da discussão detalhada da invenção fornecida no presente documento. Tal invenção é destinada a incluir todas as tais modificações e alterações até o momento, conforme são apresentadas dentro do escopo da presente invenção. Também deve ser entendido que as seguintes reivindicações são destinadas a abranger todos os recursos genéricos e específicos da invenção descritos no presente documento e todas as afirmações do escopo da invenção, as quais como uma questão de linguagem, pode-se dizer que se inclui entre os mesmos.

Claims

1. Mola arqueada caracterizada pelo fato de que tem um comprimento longitudinal, uma pluralidade de espirais e um eixo geométrico central que passa através da pluralidade de espirais, a mola sendo configurada e dimensionada para proporcionar um formato arqueado ao longo do eixo geométrico central ao longo do comprimento longitudinal da mola enquanto a mola está em seu estado livre e está substancialmente livre de tensões internas, pelo menos uma porção das molas inclui um formato de arco, um formato de S, um formato de C, um formato de onda e um formato de U, a mola incluindo primeira e segunda extremidades, a primeira extremidade incluindo uma tampa de extremidade que é conectada à primeira extremidade, e a segunda extremidade incluindo uma tampa de extremidade que é conectada à segunda extremidade, cada uma das tampas de extremidade incluindo uma porção de base e um nariz, o nariz configurado para ser pelo menos parcialmente inserido no interior das espirais das espirais de mola, a porção de base tendo tamanho e formato em corte transversal de modo que a porção de base não possa ser completamente inserida no interior das espirais de mola.

2. Mola arqueada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o nariz e a porção de base da tampa de extremidade têm um formato de corte transversal geralmente circular.

3. Mola arqueada, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o nariz tem um tamanho de corte transversal não uniforme ao longo de um comprimento longitudinal do nariz, o nariz tendo uma porção de nariz superior que tem um tamanho de corte transversal menor do que uma porção de nariz inferior, a porção do nariz inferior sendo espaçada mais perto da porção de base do que a porção de nariz superior, a porção de nariz inferior sendo conectada à porção de nariz superior.

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4. Mola arqueada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a superfície superior da porção de base inclui um lábio de rosqueamento e um batente em uma extremidade do lábio de rosqueamento, o lábio de rosqueamento sendo configurado para engatar na superfície interior das espirais de mola de modo que a tampa de extremidade possa ser rosqueada na mola, o batente configurado para limitar o rosqueamento adicional da tampa de extremidade sobre a mola, o lábio de rosqueamento resultando na porção de base tendo uma espessura não uniforme ao longo de um comprimento longitudinal da porção de base, o batente permanecendo em um plano não paralelo a uma superfície superior da porção de base, a porção de nariz inferior sendo conectada à porção da base.

5. Mola arqueada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que uma região superior da porção de nariz superior inclui um afunilamento.

6. Mola arqueada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizada pelo fato de que uma transição inclinada existe entre a porção de nariz superior e a porção de nariz inferior.

7. Mola arqueada, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizada pelo fato de que a maioria de um comprimento longitudinal da porção de nariz superior e da porção de nariz inferior tem um tamanho e formato em corte transversal constante.

8. Método para formar uma mola arqueada caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

a) enrolar um fio para formar uma mola tendo um formato não arqueado, a mola tendo um comprimento longitudinal, um pluralidade de espirais e um eixo geométrico central que passa através da pluralidade de espirais, a mola sendo configurada e dimensionada para proporcionar um formato reto ao longo do comprimento longitudinal

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3/5 e o eixo geométrico central da mola enquanto a mola está no seu estado livre e está substancialmente livre de tensões internas, a mola incluindo primeira e segunda extremidades;

b) aquecer a mola por meio de aquecimento por indução;

c) dobrar a mola aquecida enquanto a mola está no seu estado aquecido em um suporte fixador para fazer com que o eixo geométrico da mola aquecida não tenha um formato linear ao longo de um comprimento longitudinal da mola, o suporte fixador incluindo uma disposição de fixação que tem uma primeira e uma segunda superfícies de perfil arqueado que são posicionadas em lados opostos da mola aquecida, pelo menos uma das primeira e segunda superfícies de perfil arqueado configurada para ser móvel entre uma posição não fixada e uma posição fixada;

d) submeter a mola aquecida no suporte fixador ao resfriamento bruto enquanto o eixo geométrico central da mola está em um formato não linear de modo que a mola tem um formado arqueado ao longo do comprimento longitudinal e o eixo geométrico central da mola; e

e) remover a mola do suporte fixador após a etapa de resfriamento bruto, a mola mantendo o formato arqueado ao longo do comprimento longitudinal e do eixo geométrico central da mola após a mola ser resfriada e removida do suporte fixador, a mola tendo o formato arqueado ao longo do comprimento longitudinal e do eixo geométrico central da mola quando no seu estado livre, a mola estando substancialmente livre de tensões internas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento por indução é menor do que 5 minutos, a etapa de dobrar a mola aquecida no suporte fixador é completada em menos do que 5 minutos, a etapa de dobrar a mola aquecida ocorrendo após a etapa de aquecimento por indução ser

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4/5 completada, a etapa de resfriamento da mola aquecida é completada em menos do que 5 minutos após a dobra das molas aquecidas no suporte fixador.

10. Método, de acordo com reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de perfil arqueado é móvel em direção e para o lado oposto do segundo perfil arqueado em uma direção que é tangencial ao eixo central da mola não arqueada.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 10, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de aplicar uma tampa de extremidade em pelo menos uma extremidade da mola após a etapa de resfriamento, a tampa de extremidade incluindo uma porção de base e um nariz, o nariz configurado para ser pelo menos parcialmente inserido no interior das espirais das espirais de mola, a porção de base tendo tamanho e formato de corte transversal de modo que a porção de base não pode ser completamente inserida no interior das espirais de mola.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma superfície superior da porção de base inclui um lábio de rosqueamento e um batente, o lábio de rosqueamento configurado para engatar uma superfície interior das espirais de mola de modo que a tampa de extremidade possa ser rosqueada na mola, o batente sendo configurado para limitar o rosqueamento adicional da tampa de extremidade sobre a mola, o batente sendo posicionado em uma extremidade do lábio roscado e se estendendo para cima a partir do lábio roscado.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da mola inclui um formato arqueado, um formato em S, um formato em C, um formato de onda ou um formato em U.

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14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 13, caracterizado pelo fato de que inclui uma ou mais das seguintes etapas selecionadas a partir do grupo que consiste em:

a) aliviar a tensão da mola antes da etapa de aquecimento;

b) aliviar a tensão da mola após a etapa de aquecimento;

c) submeter a mola ao jateamento de granai ha antes da etapa de aquecimento;

d) submeter a mola ao jateamento de granalha após a etapa de aquecimento;

e) pré-aquecer a mola antes da etapa de aquecimento;

f) triturar pelo menos uma extremidade da mola antes da etapa de aquecimento; e

g) triturar pelo menos uma extremidade da mola após a etapa de aquecimento.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de dobrar inclui causar uma distância entre as primeira e segunda superfícies de perfil arqueadas para reduzir e, assim, fazer a mola aquecida engatar as superfícies de perfil arqueadas e, assim, fazer a mola aquecida dobrar e estar conformada com um formato de um espaço entre as primeira e segunda superfícies de perfil arqueadas, quando na posição fixada.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de remover inclui mover pelo menos uma das primeira e segunda superfícies de perfil arqueadas para a posição não fixada após a mola ser resfriada.