BR112020018152A2 - dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, dotado de botão snap - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA PARAMETRIZAÇÃO VISCOELÁSTICA NÃO DESTRUTIVA DE MATERIAIS, DOTADO DE BOTÃO SNAP.
Dispositivo para caracterização viscoelástica não destrutiva de materiais, compreendendo: um invólucro tubular (1), possuindo em seu interior um recesso provido com pelo menos uma primeira (19) e uma segunda contração (5); uma primeira haste (2), fornecida com uma base de material ferromagnético (8), deslizante dentro do dito invólucro (1) entre uma primeira posição, na qual a dita ponteira (11) não se projeta para a base inferior (12) do dito invólucro (1), e uma segunda posição, na qual a dita ponteira (11) se projeta para a dita base inferior (12); uma primeira mola (20) configurada para empurrar a dita ponteira (11) para fora; um sensor de deslocamento (10) configurado para ler o deslocamento da dita primeira haste (2); um botão (3), deslizando entre um curso maior do que aquele da dita primeira haste (2), e integral a uma segunda haste (21) provida com um ímã e coaxial à dita primeira haste (2), uma segunda mola (6), configurada para empurrar o dito botão (3) para a porção superior do dito invólucro tubular (1), o dito dispositivo sendo configurado de modo que após pressionar o botão (3), o dito ímã (7) entre em contato com a dita base de material ferromagnético (8), fixando-o assim por atração magnética, e de modo que após o botão ser liberado, a dita base de material ferromagnético seja separada do dito ímã (7) quando o dito batente (9) impede outro movimento da dita primeira haste (2), permitindo assim que a dita primeira haste (2) caia livremente sempre na mesma altura.
Description
DISPOSITIVO PARA PARAMETRIZAÇÃO VISCOELÁSTICA NÃO DESTRUTIVA DE MATERIAIS, DOTADO DE BOTÃO SNAP Campo técnico
[001] A presente invenção refere-se ao campo técnico que compreende dispositivos de medição usados para parametrização viscoelástica de materiais e, em particular, pneus para veículos.
[002] A presente invenção tem como objetivo desenvolver um dispositivo de medição que forneça valores de parâmetros chamados módulo de armazenamento, módulo de perda e fator de perda de um pneu que definem suas características viscoelásticas.
[003] O módulo de armazenamento mede a energia armazenada e é ligado ao comportamento elástico.
[004] O módulo de perda mede a energia dissipada e é ligado ao comportamento viscoelástico.
[005] A razão entre o módulo de perda e o módulo de armazenamento fornece o ângulo de fase tangente entre os dois módulos.
[006] Tal objetivo é alcançado por meio de um dispositivo que compreende os recursos descritos na reivindicação principal. Configurações vantajosas da invenção são descritas nas reivindicações dependentes. Estado da Arte
[007] No estado da técnica, existem dispositivos de medição conhecidos e comumente usados que fornecem um índice que permite fornecer informações sobre a similaridade entre vários tipos de pneus. Um exemplo é descrito na patente FR2846094A1 em que as características do pneu são definidas usando uma carga e uma mola para fornecer impacto na temperatura de teste T. Após o impacto, o pneu é deformado e, portanto, é obtido o módulo elástico do material do qual o pneu é composto. Como consequência, a perda de energia é conhecida e, usando um computador, é possível fornecer a curva característica do material do pneu. A curva de rugosidade do solo é obtida por um espectrômetro e combinada com a curva do pneu.
[008] Desvantajosamente, no entanto, a carga é liberada manualmente pelo operador. Dessa forma, não é certo que a energia potencial seja sempre a mesma, de fato, o operador pode diminuir a carga da queda usando os dedos. Como consequência, o cálculo do índice de material não é exato, uma vez que a velocidade do impacto não é sempre a mesma, mas está sujeita a um possível erro do operador, portanto, pode-se dizer que esse sistema depende do operador.
[009] Existem também outros sistemas de medição cuja arquitetura é mais complexa e requer bancos de teste que tornam esses sistemas pesados e muito caros. Problema técnico
[0010] Portanto, ainda não foi resolvido o problema de fornecer um dispositivo para parametrização viscoelástica de materiais e, em particular, de pneus, que supere os limites dos dispositivos conhecidos no estado da técnica e que seja especialmente barato, portátil e que permita obtenha resultados de teste independentes da habilidade do manual do operador. Objetivo da invenção
[0011] De acordo com um primeiro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo portátil que permite a parametrização viscoelástica de um material, fornecendo valores de módulo de armazenamento, módulo de perda e fator de perda.
[0012] De acordo com outro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo para parametrização viscoelástica de materiais que permite aplicar uma energia potencial constante ao material durante as várias repetições de uma medição, sem que esse valor seja influenciado pelo operador que está usando o dispositivo.
[0013] De acordo com outro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo para parametrização viscoelástica de materiais que permite variar a energia potencial aplicada ao material de teste simplesmente substituindo uma mola por outra com rigidez diferente.
[0014] Ainda, de acordo com outro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo para parametrização viscoelástica de materiais que permite variar a frequência de movimento livre, mas não a frequência de movimento forçado, a fim de fornecer um dispositivo com o menor número possível de elementos e, portanto, barato, funcional e portátil.
[0015] Ainda, de acordo com outro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo para a parametrização viscoelástica de materiais que permite variar a temperatura do material sob parametrização, a fim de aumentar os pontos discretos que definem a curva viscoelástica característica do material.
[0016] Ainda, de acordo com outro objetivo, a presente invenção fornece um dispositivo portátil para parametrização viscoelástica de materiais que permite controlar se o dispositivo está perfeitamente posicionado ortogonalmente ao pneu ou que permite, durante o processamento de dados detectados, considerar o ângulo entre a trajetória do golpe maciço contra o pneu e a direção da força de carga para ter uma força de queda definida. Breve descrição da invenção
[0017] A presente invenção atinge os objetivos acima mencionados, pois é um dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, compreendendo: - um invólucro tubular (1), de forma quase cilíndrica e de tal dimensão que pode ser agarrado à mão, possuindo em seu interior um recesso de passagem provido com pelo menos uma primeira contração (19) fornecida dentro do desenvolvimento axial do dito recesso interno e uma segunda contração (5) provida na base superior do dito invólucro (1); - uma primeira haste (2), provida com uma tampa (18) em sua extremidade e uma ponteira (11) projetando-se da mesma e na outra extremidade com uma base de material ferromagnético (8), fixada para que possa deslizar dentro do dito invólucro (1) entre uma primeira posição, na qual a dita ponteira (11) não se projeta para a base inferior (12) do dito invólucro (1) e uma segunda posição, na qual a dita ponteira (11) se projeta para a dita base inferior (12); - uma primeira mola (20) configurada para empurrar a dita ponteira (11) da dita haste (2) para fora, a partir do lado da dita base inferior (12); - um sensor de deslocamento (10) configurado para ler o deslocamento da dita primeira haste (2) enquanto desliza ao longo do invólucro tubular (1); - um botão (3), deslizante entre uma primeira e uma segunda posição dentro do dito invólucro (1) com um curso maior que o da dita primeira haste (2) e integral a uma segunda haste (21) coaxial à dita primeira haste (2) a dita segunda haste (21) sendo provida, na extremidade voltada para a dita primeira haste (2), com um ímã (7); - uma segunda mola de pressão (6), com rigidez elástica maior que a dita primeira mola (20) configurada para empurrar o dito botão (3) para a porção superior do dito invólucro tubular (1), o dito dispositivo sendo configurado de modo que após pressionar o botão (3) o dito ímã (7) entra em contato com a dita base de material ferromagnético (8), fixando-o assim por atração magnética, e de modo que após o botão ser liberado, a base de material ferromagnético é separada do dito ímã (7) quando o dito batente (9) impede outro movimento da dita primeira haste (2), permitindo assim que a dita primeira haste (2) caia livremente sempre à mesma altura. Descrição detalhada da invenção
[0018] A invenção será descrita a seguir com referência às figuras 1 a 3 anexas. Na figura 1 é mostrada uma vista em seção de uma configuração preferida da invenção com todos os seus elementos essenciais, em que o botão (3) é posicionado onde o ímã (7) é destacado da base do material ferromagnético (8); na figura 2 é mostrada uma vista de uma utilização da invenção mostrando a medição posicionando o invólucro tubular (1) em um pneu (14); na figura 3, é mostrada uma vista de outro uso da invenção, mostrando como as características viscoelásticas de um pneu (14) são obtidas por meio de dados de posição e temperatura processados por um computador (22). Na figura está representado o ímã (7) destacado da base de material ferromagnético (8) e um esquema de como os dados são processados pelo computador (22).
[0019] Como é mostrado na figura 1 anexa, o dispositivo para parametrização não destrutiva de materiais de acordo com a invenção compreende: - um invólucro tubular (1), de forma quase cilíndrica e de tal dimensão que pode ser agarrado com a mão, possuindo em seu interior um recesso de passagem provido com pelo menos uma primeira contração (19) fornecida dentro do desenvolvimento axial do dito recesso interno e uma segunda contração (5) provida na base superior do dito invólucro (1); - uma primeira haste (2), provida com uma tampa (18) em sua extremidade e uma ponteira (11) projetando-se da mesma e na outra extremidade com uma base de material ferromagnético (8), fixada para que possa deslizar dentro do dito invólucro (1) entre uma primeira posição, na qual a dita ponteira (11) não se projeta para a base inferior (12) do dito invólucro (1) e uma segunda posição, na qual a dita ponteira (11) se projeta para a dita base inferior (12). Para esse fim, a haste (2) é provida de um batente (9) configurado para encostar à dita contração (19), limitando o dito curso da haste em direção à porção superior do dito invólucro; - uma primeira mola (20) comprimida entre a dita tampa (18) e a dita contração (19) e configurada para empurrar a dita ponteira (11) da dita haste (2) para fora, a partir do lado da dita base inferior (12); sendo a dita primeira mola (20) parte integrante da dita tampa (18), de modo que o curso do dito ferrolho em direção à porção inferior do dito invólucro seja limitado; - um sensor de deslocamento (10) configurado para ler o deslocamento da dita primeira haste (2) enquanto desliza ao longo do invólucro tubular (1). Convenientemente, o dito sensor (10) é posicionado dentro do dito invólucro tubular (1); - um botão (3), que pode ser acionado do lado de fora da extremidade superior do dito invólucro (1) e deslizante dentro do dito invólucro (1) com um curso maior que o da primeira haste (2). O botão (3) é parte integrante de uma segunda haste (21) coaxial à dita primeira haste (2) e provido, na sua extremidade voltada para a primeira haste (2), com um ímã (7). Convenientemente, o dito botão (3) é parte integrante de uma segunda tampa (4) configurada para encostar na dita segunda contração (5) para limitar o curso do dito botão, impedindo assim que o mesmo saia completamente do dito invólucro (1); - uma segunda mola de pressão (6), com rigidez elástica maior que a primeira mola (20), disposta dentro do dito invólucro tubular (1) e comprimida entre a dita contração (19) e a dita segunda tampa (4), de modo a pressionar o dito botão (3) em direção à porção superior do dito invólucro tubular (1), mantendo assim a porção superior para fora.
[0020] Após descrever os vários elementos, agora é possível descrever o funcionamento do dispositivo.
[0021] De acordo com o descrito, o dispositivo é configurado para que, quando o botão (3) for pressionado, o imã (7) entre em contato com a base de material ferromagnético (8), que permanece preso ao imã (7) por atração magnética. A força do imã (7) e a rigidez da primeira mola (20) são configuradas de modo que o dito imã (7) tenha uma força magnética maior que a força de compressão exercida pela mola (20). Portanto, quando o botão (3) é liberado, a dita segunda mola (21) empurra todo o sistema em direção à porção superior, até que o dito batente (9) impeça outro movimento da dita primeira haste (2). Como o curso permitido ao botão (3) é maior que o curso permitido para a primeira haste (2), ele continuará em seu curso para cima pressionado pela segunda mola (21), causando assim o destacamento mecânico do ímã (7) a partir da base do material ferromagnético (8) sempre no mesmo ponto.
[0022] Portanto, a primeira haste (2) pode cair livremente, sempre da mesma altura, esse evento garante que, em todas as medições, a energia potencial da primeira haste (2) seja sempre a mesma, pois o desprendimento é mecânico e não depende do operador.
[0023] Convenientemente, o dispositivo também compreende um computador (22) conectado ao dito sensor de deslocamento (10) por meios de um conector adequado (17). O computador (22) processa dados após adquirir o desenvolvimento no tempo da posição do ponteiro (11), como sinais de entrada. Por meio de um algoritmo de análise, conhecido no estado da técnica, ele calcula a energia dissipada e fornece os valores dos parâmetros do módulo de armazenamento, módulo de perda e fator de perda de um pneu, que definem suas parametrizações viscoelásticas.
[0024] De preferência, mas não de forma limitativa, o dispositivo compreende ainda um sensor de temperatura (13), integrado ao invólucro tubular (1), configurado de modo que, a temperatura da área do pneu seja detectada e comunicada ao dito computador na etapa de teste, ou seja, a área do pneu onde ocorre o impacto da ponteira (11). De preferência, o dito sensor de temperatura é do tipo infravermelho e é configurado para detectar a dita temperatura sem entrar em contato com o dito pneu.
[0025] Além disso, de acordo com outra configuração o dispositivo compreende, integrante ao invólucro tubular (1), um canal (16) disposto na área de contato entre a ponteira (11) e o pneu (14) para a entrada de ar quente ou frio, o que permite variar a temperatura de ensaio de modo a aumentar os pontos concretos que definem a curva viscoelástica característica do material.
[0026] Além disso, de preferência, a fim de garantir que a força de queda da primeira haste (2) seja sempre constante, o dispositivo pode compreender, integrante ao dito invólucro tubular (1), um inclinômetro (15) configurado para ler o ângulo entre a direção vertical (sentido da força de carga) e o eixo da primeira haste (2), de modo que o ensaio pode ser realizado mantendo sempre o mesmo ângulo, considerando-o no cálculo.
[0027] Variando a frequência do sistema massa-mola, bem como a temperatura de teste, podem ser obtidos mais pontos que definem a curva viscoelástica do material de que o pneu é composto. A fim de variar a frequência do sistema de massa/mola, a dita primeira mola (20) pode ser convenientemente substituída.
Claims (5)
1. Dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, caracterizado por compreender: - um invólucro tubular (1), de forma quase cilíndrica e de tal dimensão que pode ser agarrado com a mão, possuindo em seu interior um recesso de passagem provido com pelo menos uma primeira contração (19) fornecida dentro do desenvolvimento axial do dito recesso interno e uma segunda contração (5) provida na base superior do dito invólucro (1); - uma primeira haste (2), provida com uma tampa (18) em sua extremidade e uma ponteira (11) projetando-se da mesma e na outra extremidade com uma base de material ferromagnético (8), fixada para que possa deslizar dentro do dito invólucro (1) entre uma primeira posição, na qual a dita ponteira (11) não se projeta para a base inferior (12) do dito invólucro (1) e uma segunda posição, na qual a dita ponteira (11) se projeta para a dita base inferior (12); - uma primeira mola (20) configurada para empurrar a dita ponteira (11) da dita haste (2) para fora, a partir do lado da dita base inferior (12); - um sensor de deslocamento (10) configurado para ler o deslocamento da dita primeira haste (2) enquanto desliza ao longo do invólucro tubular (1); - um botão (3), deslizante entre uma primeira e uma segunda posição dentro do dito invólucro (1) com um curso maior que o da dita primeira haste (2) e integral a uma segunda haste (21) coaxial à dita primeira haste (2) a dita segunda haste (21) sendo provida, na extremidade voltada para a dita primeira haste (2), com um ímã (7); - uma segunda mola de pressão (6), com rigidez elástica maior que a dita primeira mola (20) configurada para empurrar o dito botão (3) para a porção superior do dito invólucro tubular (1), o dito dispositivo sendo configurado de modo que, após pressionar o botão (3), o dito ímã (7) entra em contato com a dita base de material ferromagnético (8), fixando-o assim por atração magnética, e de modo que após o botão ser liberado, a base de material ferromagnético é separada do dito ímã (7) quando o dito batente (9) impede outro movimento da dita primeira haste (2), permitindo assim que a dita primeira haste
(2) caia livremente sempre à mesma altura.
2. Dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um computador (22) conectado ao dito sensor de deslocamento (10) por meios de um conector adequado (17), e configurado para processar dados detectados pelo dito sensor calculando pelo menos um parâmetro relacionado à parametrização viscoelástica do material.
3. Dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender ainda um sensor de temperatura (13), integrado ao invólucro (1) e configurado de modo que a temperatura da área do pneu seja detectada e comunicada ao dito computador na etapa de teste, isto é, a área onde ocorre o impacto da dita ponteira (11).
4. Dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda, integrante do invólucro tubular (1), um canal (16) disposto na área de contato entre a ponteira (11) e o pneu (14) para entrada ar quente ou ar frio, que permite variar a temperatura de ensaio de forma a aumentar os pontos concretos que definem a curva característica viscoelástica do material.
5. Dispositivo para parametrização viscoelástica não destrutiva de materiais, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda, integrante do dito invólucro tubular (1), um inclinômetro (15) configurado para ler o ângulo entre o eixo vertical e o eixo deslizante da dita primeira haste (2).
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