BRPI0617956A2

BRPI0617956A2 - elemento de fixação para uma junta vedada por fricção

Info

Publication number: BRPI0617956A2
Application number: BRPI0617956-8A
Authority: BR
Inventors: Ralf Birkelbach
Original assignee: Ejot Gmbh & Co Kg
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-08-09
Also published as: US8043021B2; AU2006312769A1; JP2009514681A; WO2007054178A1; EP1945399B1; DE202005017524U1; US20080253829A1; KR20080064860A; EP1945399A1

Abstract

ELEMENTO DE FIXAçãO PARA UMA JUNTA VEDADA POR FRICçãO. A patente invenção refere-se a um elemento de fixação giratoriamente simétrico com uma ponta arredondada axialmente centralizada para uma junta vedada por fricção com um componente chato. A ponta é limitada por uma superfície lateral cónica, a dita superfície lateral cónica transitando em um sulco para receber material fundido durante vedação por fricção, e por um ressalto, em que o dito ressalto circunda o sulco, é axialmente em recesso em relação à ponta e transita na junta vedada por fricção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTODE FIXAÇÃO PARA UMA JUNTA VEDADA POR FRICÇÃO".

A presente invenção refere-se a um elemento de fixação girato-riamente simétrico com uma ponta arredondada axialmente centralizada pa-ra uma junta vedada por fricção com um componente chato.

Tal elemento de fixação é apresentado na figura 6d daEP 1 250 210 B1. O elemento de fixação consiste em um pino com extremi-dade conicamente afunilada, cuja ponta é arredondada. Para vedar por fric-ção, a ponta arredondada é pressionada sobre um componente chato até,por causa do calor que surge da fricção, o material do pino e, onde aplicável,também das fundições do componente, depois do que, a retenção do pino eo resfriamento seguinte do local de vedação por fricção resultam na juntavedada com solidificação subseqüente. O material que funde da ponta arre-dondada é coletado por um recesso conformado em taça no componentechato, em cujo recesso a ponta é pressionada de maneira giratória compressão forte contra o componente de modo a obter a junta vedada por fric-ção.

É descrita uma modalidade adicional de um elemento de fixaçãousado para vedar por fricção, nas figuras 1 e 2 de US-PS 6.227.433 B1, quese refere a uma ponta especialmente de ângulo obtuso, que, para a opera-ção de vedação por fricção, é abaixada em um componente chato, possi-velmente perfurando o dito componente e penetrando em um componenteadicional, isso resultando em uma junta entre ambos os componentes, nãosendo aí um lugar particular fornecido para receber o material que funde doelemento de fixação.

Além do mais, pode adicionalmente ser feita uma referência aDE 196 20 814 A1, em que um elemento de fixação similar ao elemento defixação na já mencionada US-PS 6.227.433 e tendo um ângulo do cone es-pecialmente obtuso é trazido em engate com um componente chato. Atravésde vedação por fricção como uma conseqüência de rotação do elemento defixação, o último finalmente perfura um componente chato e desse modoentra em contato com um componente chato que se estende abaixo, issoresultando na vedação junta, de ambos os componentes da maneira simi-larmente descrita na já mencionada US-PS 6.227.433. Também na matériaobjeto de DE 196 20 814 A1, nenhum espaço especial é fornecido para re-ceber o material fundido.

Um pino fornecido com uma ponta obtusa é descrito na figura 9de US-PS 4.850.772. A ponta constitui somente uma elevação menor emrelação à face de extremidade do pino, com o resultado que, durante a ope-ração de vedação por fricção, a ponta rapidamente penetra em um compo-nente chato, manuseando depois disso extensivamente além da operação de vedação por fricção para a superfície radial na extremidade frontal do e-Iemento de fixação, cuja superfície radial é substancialmente maior do que aponta.

O objetivo da invenção é criar um elemento de fixação para umajunta vedada por fricção com um componente chato em que qualquer mate- rial que é deslocado e funde durante a operação de vedação por fricção écapaz de permanecer em um espaço, enquanto, ao mesmo tempo, ao ele-mento de fixação é permitida somente a possibilidade axialmente limitada demovimento, isso assegurando que o elemento de fixação seja incapaz depenetrar muito profundamente em um componente chato. O objetivo da in- venção é obtido através de uma superfície lateral cônica adjacente à ponta,a dita superfície lateral cônica transitando em um sulco para receber materialfundido durante a vedação por fricção, e através de um ressalto, em que odito ressalto circunda o sulco, está axialmente em recesso em relação à pon-ta e transições na junta vedada por fricção.

Mediante sua solidificação na extremidade da operação de ve-dação por fricção, o material fundido que coleta no sulco forma o dispositivode ligação que circunda a porção remanescente da ponta, em que o ressaltoconcentricamente circundando o sulco assegura que a ponta não possa pe-netrar muito profundamente no componente chato, isto é, enquanto ele é recebido pelo componente chato, ele é incapaz de perfurá-lo, isso sendo departicular importância para muitas aplicações. Com respeito à limitação efe-tuada pelo ressalto, do movimento do elemento de fixação durante a opera-ção de vedação por fricção, o ressalto é também incluído na operação devedação por fricção, para o qual o ressalto é preaquecido pela fundição daponta. A inclusão do ressalto na operação de vedação por fricção reforçacorrespondentemente a junta vedada por fricção, a ponta assegurando a5 centralização automática da operação de vedação por fricção, isso impedin-do qualquer desvio quando o elemento de fixação é trazido em engate e gi-rado. O resultado, por conseguinte, é uma junta vedada que se estende a-través da região da ponta para o ressalto e que tem correspondentementegrande estabilidade.

Existem várias possibilidades com respeito ao desenho do res-salto. O ressalto pode ser curvado na forma; alternativamente, o ressaltopode também ser chato na forma.

De modo a intensificar a junta vedada por fricção para fora nadireção radial, uma projeção anular pode ser vantajosamente disposta entreo sulco e o ressalto, a dita projeção anular sendo convexa em seção trans-versal. Quando o elemento de fixação é trazido em engate e girado, a ditaprojeção anular se torna particularmente aquecida rapidamente e, por con-seguinte, supre de material fundido na dita região tanto do elemento de fixa-ção quanto também do componente respectivo, isso reforçando a junta ve-dada por fricção para fora na direção radial. Existe uma ranhura concentri-camente circular vantajosamente disposta entre a projeção anular e o ressal-to. A dita ranhura então recebe material fundido da projeção anular e retém odito material na junta vedada por fricção.

A penetração da ponta do elemento de fixação em um compo-nente pode ser facilitada visto que a superfície lateral cônica, que circunda aponta e é afunilada em direção ao sulco, é fornecida na região central da suaelevação axial com um suporte concêntrico, conformado em onda. A lateraldo suporte conformado em onda faceando a ponta guia na região da pontapara um ângulo de cone mais delgado, isso oferecendo resistência corres-pondentemente mais fraca à penetração da ponta em um componente.

O elemento de fixação pode ser na forma tanto de um parafusoquanto de uma rosca. Ambos os desenhos são de grande importância naprática com respeito à ligação do elemento de fixação a um componentechato.

Onde o elemento de fixação está na forma de um parafuso, aponta com seu sulco, a projeção anular e o ressalto, é parte de uma proje-ção radial projetando-se do corpo do parafuso, isso tornando possível pro-duzir uma unidade de baixo custo, padronizada.

Existeumapossibilidadeparticulardefazeroconemaisdelgadona região da ponta em que é fornecido um canal que diretamente circunda aponta, em que a parede anular externa do dito canal transita na superfícielateral cônica. Isso resulta em uma ponta especialmente mais delgada, quepode, dessa maneira, ser facilmente inserida em um componente.

De modo a impedir fricção excessiva entre um componente e oelemento de fixação, é possível para a superfície lateral cônica ser fornecidacom uma pluralidade de bordas que se estendem axialmente. Isso resulta naregião da superfície lateral cônica em um tipo de polígono, que, com suasbordas que se estendem axialmente, entra em contato somente em um nú-mero pequeno de locais com o orifício que está sendo formado em um com-ponente, isso dando origem, devido à fricção reduzida durante a operaçãode vedação por fricção, a uma carga térmica correspondentemente inferiordo componente respectivo.

Modalidades ilustrativas da invenção são apresentadas nos de-senhos, em que:

a figura 1 mostra o elemento de fixação com um sulco e ressaltochato adjacente;

a figura 2 mostra um elemento de fixação similar com um ressal-to curvado;

a figura 3 mostra um elemento de fixação com uma projeção a-nular fornecida entre o sulco e o ressalto;

a figura 4 mostra um elemento de fixação com um suporte con-formado em onda na região da superfície lateral cônica;

a figura 5 mostra um elemento de fixação com um canal circun-dando diretamente a ponta;a figura 6 mostra uma variação do desenho da figura 1 com bor-das se estendendo axialmente na superfície lateral cônica, em seção trans-versal;

a figura 7 mostra o elemento de fixação na forma de uma porca;e

a figura 8 mostra um elemento de fixação da figura 2, vedada aum componente chato na forma de um painel.

A figura 1 apresenta o elemento de fixação 1 giratoriamente si-métrico, que está na forma de um parafuso com o corpo 2. O corpo 2 é Iimi-tado pelo flange radial 3, que, na sua região externa, forma o ressalto chato4 e que, no seu centro, é fornecido com a ponta arredondada 5.

Saindo da ponta 5 está a superfície lateral cônica 6, que transita,no sulco 7. Conseqüentemente, o sulco 7 está situado entre a extremidadeexterna da superfície lateral cônica 6 e o ressalto 4. O sulco 7 serve parareceber material que é fundido durante a operação de vedação por fricção;isso será discutido em maiores detalhes em conexão com a figura 8.

Para a vedação por fricção, o corpo 2 é grampeado em uma fer-ramenta adequada, que, enquanto está sendo girado, pressiona o elementode fixação 1 contra um componente chato, por meio do que o dito compo-nente chato entra em contato com a ponta arredondada 5, que é motivada afundir da maneira conhecida através de aquecimento, isso constituindo oinício da operação de vedação por fricção, que será discutido em maioresdetalhes em conexão com a figura 8.

A figura 2 apresenta um elemento de fixação 8 que é extrema-mente idêntico ao elemento de fixação da figura 1, a única diferença sendoque o ressalto do elemento de fixação 8 é de desenho diferente, sendo, istoé, na forma do ressalto curvado 9.

A figura 3 apresenta um elemento de fixação 10 em que o sulco14 é radialmente limitado para fora por uma projeção anular 12, que é segui-da na direção para fora pela ranhura concentricamente circular 15. Na dire-ção para fora, a ranhura 15 é então margeada pelo ressalto 13. Na direçãopara dentro, o sulco 14 transita através da superfície lateral cônica na ponta5.

Quando o elemento de fixação 10 é trazido em engate com umcomponente chato, a ponta 5 é primeiro toda fundida até a projeção anular12 impactar no componente, por meio do que, na região externa do flange 3,um material é fundido do elemento de fixação 10, cujo material é então ca-paz de coletar tanto no sulco 14 quanto também na ranhura 15, de modo a,mediante solidificação, fornecer uma extensão apropriadamente grande dajunta vedada por fricção.

No elemento de fixação 16 apresentado na figura 4, existe umacaracterística particular na região da superfície lateral cônica entre a ponta 5e o sulco 7, isto é, o suporte conformado em onda 17, que concentricamentecircunda a ponta 5. O suporte 17 resulta, diretamente próximo à ponta 5, emuma elevação correspondentemente mais inclinada da superfície lateral cô-nica 18 neste local e, por conseguinte, em uma ponta 5 mais delgada, issosendo vantajoso em certas aplicações, particularmente onde existe uma ne-cessidade especial para uma força de auto centralização distinta quando oelemento de fixação 16 é trazido em engate e girado.

A figura 5 apresenta um elemento de fixação 19 em que, outravez, a ponta 5 é de desenho mais delgado. Disposto em torno da ponta 5está o canal 20, que estritamente limita a ponta 5 e que é então seguido nadireção para fora pela superfície lateral cônica 21 e o sulco 7. Na modalida-de apresentada na figura 5, o canal 20 serve não somente para tornar a pon-ta 5 mais delgada, mas também, na região que estritamente circunda a pon-ta 5, criar um reservatório para material fundido na forma do canal 20.

A figura 6 mostra o elemento de fixação 1, em uma seção radialao longo da linha Vl-Vl da figura 1, o dito elemento de fixação 1 sendo forne-cido com quatro bordas arredondadas 23 na região da superfície lateral cô-nica (24). Devido às bordas, que se estendem axialmente sobre a superfícielateral cônica 24, existe menos fricção e, por conseguinte, carga térmica re-duzida do componente respectivo quando o elemento de fixação 1 é trazidoem engate e girado.

A figura 7 mostra o elemento de fixação na forma de uma rosca25. Em uma de suas extremidades, a dita porca 25 tem um desenho que écompletamente idêntico àquele apresentado na figura 1, com a conseqüên-cia que, a esse respeito, uma referência pode ser feita à figura 1. A porca é,como pode ser visto, fornecida com a rosca interna 26.

A figura 8 apresenta o elemento de fixação 8 da figura 2 tendosido vedado ao painel 27. Como pode ser visto, foi formada uma junta veda-da por fricção 28 (representada pelo traço sombreado), que se estende portoda a face de extremidade do elemento de fixação 8, em que uma porçãodo elemento de fixação 8 na sua região da ponta 5 foi derretida. A junta ve- dada por fricção 28 não perfurou o lado 29 do painel 27, embora tenha sidoformada entre o painel 27 e o elemento de fixação 8 uma junta forte vedadapor fricção, resistente à carga 28 se estendendo por toda a face de extremi-dade do flange 3 do elemento de fixação 8.

Claims

1. Elemento de fixação giratoriamente simétrico (1, 8, 10, 16, 19,-25) com uma ponta (5) arredondada axialmente centralizada em uma juntavedada por fricção com um componente chato (27), caracterizado por umasuperfície lateral cônica (6, 11, 18) limitando a ponta (5), a dita superfícielateral cônica (6, 11, 18) transitando em um sulco (7, 14, 15, 20) para rece-ber material fundido durante vedação por fricção e adicionalmente caracteri-zado por um ressalto (4, 9, 13), em que o dito ressalto (4, 9, 13) circunda osulco (7, 14, 15, 20), está axialmente em recesso em relação à ponta (5) etransita na junta vedada por fricção.

2. Elemento de fixação de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que o ressalto (9) é de forma curvada.

3. Elemento de fixação de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que o ressalto (4) é de forma chata.

4. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das reivin-dicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que disposta entre o sulco (14)e o ressalto (13) está uma projeção anular (12), a dita projeção anular (12)sendo convexa em seção transversal.

5. Elemento de fixação de acordo com a reivindicação 4, carac-terizado pelo fato de que disposta entre a projeção anular (12) e o ressalto(13) está uma ranhura concentricamente circular (15).

6. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das reivin-dicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a superfície lateral cônica(18), que circunda a ponta (5) e é afunilada em direção ao sulco (7), é forne-cida na região central da sua elevação axial com um suporte concêntrico,conformado em onda (17).

7. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das reivin-dicações de 1 a 6, caracterizado por um canal (20) que circunda diretamentea ponta (5), em que a parede anular externa do dito canal (20) transita paraa superfície lateral cônica (21).

8. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das reivin-dicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a superfície lateral cônica(6, 11, 18, 21, 24) tem uma pluralidade de bordas que se estendem axial-mente (23).

9. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das reivin-dicações de 1 a 8, caracterizado por ser na forma de um parafuso (1, 8, 10,16,19).

10. Elemento de fixação de acordo com qualquer uma das rei-vindicações de 1 a 8, caracterizado por ser na forma de uma porca (25).

11. Elemento de fixação de acordo com a reivindicação 9, carac-terizado pelo fato de que a ponta (5) com seu sulco (7), a projeção anular(22) e o ressalto (4) constituem partes de um flange radial (3) que se projetado corpo (2) do parafuso.