Sistema de fijación con rebaje acanalado y herramienta impulsora.

Un elemento de fijación que comprende:

una tuerca (14); y

una espiga (12) que tiene un vástago (30),

una porción roscada (36) en el vástago, una cara extrema en laporción roscada del vástago, y un rebaje (39) en la cara extrema,

en el que la tuerca está adaptada para ser apretada sobre la espiga,

que se caracteriza porque el rebaje comprende una pluralidad de acanaladuras (40a - f) espaciadas alrededorde una circunferencia del rebaje, teniendo cada una de las acanaladuras un extremo (42) con una anchura quees mayor que la anchura de un espacio entre las ranuras adyacentes, y estando curvado el extremo de cadauna de las acanaladuras por lo que las acanaladuras tienen una relación que forman un círculo y estánadaptadas para acomodar una curva de diámetro menor de una herramienta de apriete.

Sistema de fijación con rebaje acanalado y herramienta impulsora Campo de la invención La presente invención se refiere en general a sistemas de fijación, y más en particular, se refiere a un sistema de fijación que comprende un elemento de fijación roscado que tiene un rebaje acanalado para recibir una herramienta coincidente durante la aplicación de una tuerca en el elemento de fijación.

Antecedentes de la invención Los elementos de fijación roscados consisten típicamente de una tuerca y un perno. La tuerca tiene una rosca interna que se enrosca en una rosca externa del perno. Unas superficies de apriete en la tuerca y / o en el perno aceptan llaves que unen firmemente los elementos de fijación y una o más piezas de trabajo unos con las otras. El elemento de fijación asegura las piezas de trabajo unas a las otras para formar una unión por aplicación de compresión entre la tuerca en un lado de la pieza de trabajo, y la cabeza del perno en el lado opuesto.

La patente norteamericana número 4.260.005 describe un tipo particular de elemento de fijación roscado que tiene una tuerca autobloqueante que utiliza lóbulos externos para aceptar un impulsor que tiene un casquillo de forma generalmente triangular o deltoidea para apretar la tuerca en una espiga cooperante. Las enseñanzas de esta patente necesarias para la comprensión de la presente invención se incorporan a la presente memoria descriptiva por referencia. La tuerca se utiliza preferiblemente con una espiga que tiene una pluralidad de estrías o ranuras que se extienden longitudinalmente a lo largo de la espiga. Una vez que existe una carga axial predeterminada en la unión que se está haciendo, los lóbulos se deforman plásticamente y el impulsor ya no puede hacer girar la tuerca adicionalmente. La deformación de los lóbulos desplaza el material posicionado radialmente hacia dentro desde los mismos a las ranuras de la espiga cooperante para producir un bloqueo de rosca mecánico. El bloqueo de rosca hace que el material se deforme dentro y a través de las ranuras de la espiga.

Hay numerosas aplicaciones en las que es ventajoso proporcionar un dispositivo de fijación que pueda ser retenido contra la rotación desde su borde delantero, mientras que una tuerca es apretada sobre la espiga. Por ejemplo. como a menudo es el caso en la industria aeroespacial, hay muchos requisitos para las aplicaciones de pernos "ciegos", en las que la cabeza del perno no puede ser alcanzada convenientemente, o tal vez es inalcanzable del todo para los propósitos de apriete . Para estas aplicaciones, se proporciona a menudo una barrena o herramienta de retención con el impulsor. La barrena se aplica a un rebaje en el extremo roscado de la espiga para facilitar la aplicación de la tuerca por el impulsor. La barrena permanece estacionaria, reteniendo de esta manera la espiga contra la rotación, mientras que el impulsor gira para apretar la tuerca. Las patentes norteamericanas números 4.583.483 y 5.044.225 describen el uso de una barrena o herramienta de este tipo en relación con las herramientas eléctricas desarrolladas para la instalación rápida de elementos de fijación.

En general, se proporciona un rebaje hexagonal en el extremo roscado de los pernos para recibir una barrena hexagonal coincidente. Sin embargo, las puntas hexagonales existentes han experimentado unas tasas de fallo inaceptables cuando se utilizan durante la instalación de pernos en ciertas aplicaciones con sellador húmedo. En estas aplicaciones, el sellador a menudo rodea la cabeza del perno y se encuentra presente entre el perno y la pieza de trabajo. Como resultado de ello, todo el par de apriete requerido para aplicar la tuerca a la espiga se transfiere directamente a la barrena en lugar de ser absorbido parcialmente por la fricción presente normalmente entre la cabeza del perno y la pieza. Cuando el par de apriete inducido anterior excede la resistencia de la barrena hexagonal, la aplicación de la tuerca se hace imposible.

Los intentos iniciales de resolver este problema incluían variar la sección transversal y el material de la barrena hexagonal. Sin embargo, estos intentos no han tenido éxito debido a la carga radial en los rebajes hexagonales. Chaveteros e impulsores son conocidos y se han utilizado en muchas aplicaciones. Cuando se usan en relación con elementos de fijación, los rebajes acanalados y las herramientas de apriete estándar hacen que las acanaladuras en el elemento de fijación sean sometidas a cizalladura por la herramienta. El par de apriete es transmitido desde la acanaladura coincidente de la herramienta a la acanaladura del rebaje. Cuando se consigue resistencia después de asentar el elemento de fijación, el apriete adicional puede producir la rotura del casquillo acanalado. La cizalladura se produce porque el diseño estándar de la acanaladura hace que la herramienta impulsora de apriete esté fabricada de un material que es generalmente más resistente que el material del elemento de fijación. Las configuraciones estándar hacen que el área de la superficie de la herramienta de apriete sea de 7, 9% a 38, 5% mayor que el área de la superficie acanalada del área de superficie acanalada del casquillo del elemento de fijación. Esto, junto con que la herramienta tiene una resistencia al cizallamiento mayor que la del casquillo del elemento de fijación produce una tasa de fallos inaceptable.

Por consiguiente, existe una necesidad de una disposición de casquillo de impulsor ranurado / herramienta para elementos de fijación que impida fallos inaceptables.

Un sistema de fijación autobloqueante de la técnica anterior es conocido por el documento US 4.260.005 y un tornillo autocortante de la técnica anterior es conocido por el documento EP 0 142 037

Sumario de la invención De acuerdo con la presente invención en un primer aspecto, se proporciona un elemento de fijación como se describe en la reivindicación 1; y de acuerdo con la presente invención en un segundo aspecto, se proporciona un sistema de fijación como se describe en la reivindicación 5.

La presente invención, por lo tanto, proporciona un sistema de fijación mejorado que minimiza las desventajas que se han identificado con respecto a los sistemas de fijación de la técnica anterior que se han descrito más arriba. El sistema de fijación de acuerdo con la presente invención incluye generalmente una espiga roscada que tiene un rebaje en una cara extrema en la porción roscada de la espiga para recibir una herramienta cuando una tuerca es apretada sobre la espiga. En una realización actualmente preferida, el rebaje comprende un casquillo acanalado de nuevo diseño que se extiende en la cara extrema. Además, la herramienta comprende una pluralidad de acanaladuras coincidentes que se extienden desde al menos un extremo de la herramienta que están configuradas para coincidir con el rebaje de tal manera que la herramienta pueda ser recibida en el rebaje para evitar que la espiga rote cuando la tuerca se aprieta sobre la espiga.

La espiga incluye preferiblemente una pluralidad de ranuras que se extienden en una dirección axial a través de la porción roscada de la espiga. Preferiblemente, la tuerca incluye al menos un lóbulo externo, que se extiende axialmente. Como resultado de ello, cuando la tuerca es apretada sobre la espiga, algo del material situado radialmente hacia dentro desde el lóbulo es desplazado al interior de las ranuras de la espiga.

En una realización actualmente preferida, el rebaje es un rebaje acanalado que comprende seis acanaladuras que se extienden alrededor de la circunferencia del rebaje. Para aplicarse al rebaje durante el apriete de la tuerca en la espiga, la herramienta está formada como un eje con seis acanaladuras que se extiende alrededor de la circunferencia del eje y que están dimensionadas para cooperar con las acanaladuras del rebaje. La herramienta evita que la espiga del elemento de fijación rote durante la aplicación de la tuerca. Las anchuras de las acanaladuras y de las áreas de cizallamiento, tanto del rebaje como de la herramienta, están formadas de manera que la carga de torsión sea igual para la herramienta y para el rebaje. Una ventaja de este diseño es que la resistencia del rebaje es significativamente mejorada, lo cual es particularmente importante en los elementos de fijación aeroespaciales. Este resultado se logra formando la anchura de las acanaladuras para que sea más grande en el casquillo que en la herramienta. Al aumentar la anchura de la acanaladura en el rebaje (que está hecho de un material de menor resistencia) la zona de cizallamiento se incrementa. El área de cizallamiento de las acanaladuras de la herramienta impulsora (que está hecha de un material de mayor resistencia) se reduce de manera que está en estrecho... [Seguir leyendo]

1. Un elemento de fijación que comprende:

una tuerca (14) ; y

una espiga (12) que tiene un vástago (30) , una porción roscada (36) en el vástago, una cara extrema en la porción roscada del vástago, y un rebaje (39) en la cara extrema,

en el que la tuerca está adaptada para ser apretada sobre la espiga,

que se caracteriza porque el rebaje comprende una pluralidad de acanaladuras (40a - f) espaciadas alrededor de una circunferencia del rebaje, teniendo cada una de las acanaladuras un extremo (42) con una anchura que es mayor que la anchura de un espacio entre las ranuras adyacentes, y estando curvado el extremo de cada una de las acanaladuras por lo que las acanaladuras tienen una relación que forman un círculo y están adaptadas para acomodar una curva de diámetro menor de una herramienta de apriete.

2. El dispositivo de fijación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que hay seis acanaladuras.

3. El dispositivo de fijación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la tuerca comprende al menos un lóbulo externo (15) . que se extiende axialmente.

4. El dispositivo de fijación de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la espiga comprende, además, una pluralidad de ranuras (37) que se extienden en una dirección axial a través de la parte roscada de la espiga.

5. Un sistema de fijación para obtener una capacidad torsional incrementada durante la instalación de un elemento de fijación, comprendiendo el sistema de fijación:

una herramienta (16) que incluye un árbol (24) , y una pluralidad de acanaladuras (26) que se extienden alrededor de una circunferencia del árbol;

una tuerca (14) ; y

una espiga (12) que tiene un vástago (30) , una porción roscada (36) en el vástago para la recepción de la tuerca, una cara extrema en la porción roscada del vástago, y un rebaje (39) en la cara extrema,

que se caracteriza porque el rebaje incluye una pluralidad de acanaladuras (40a -f) , teniendo cada una de las acanaladuras un extremo con una anchura que es mayor que la anchura de un espacio entre las posiciones adyacentes de las acanaladuras alrededor de una circunferencia del rebaje, estando curvado cada uno de los extremos de las acanaladuras por lo que las acanaladuras tienen una relación que forman un círculo para acomodar un diámetro menor curvado de la herramienta, y

estando configurado el rebaje para recibir las acanaladuras de la herramienta cuando la tuerca es apretada sobre la espiga.

6. El sistema de fijación de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la espiga comprende, además, una pluralidad de ranuras que se extienden en una dirección axial a través de la porción roscada de la espiga.

7. El sistema de fijación de la reivindicación 5, en el que un extremo de las acanaladuras del rebaje y un diámetro menor de la herramienta tienen una superficie curvada coincidente.