Herraje multirama de material compuesto y proceso de fabricación de tal herraje multirama.

Herraje multirama (2), que comprende al menos tres ramas, obtenido por moldeado de un material compuesto,

y más exactamente de una matriz termoplástica o termoendurecible reforzada con fibras, destinado al ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, que comprende al menos tres ramas o alas (4, 31, 32) planas o sustancialmente planas que se extienden radialmente desde una zona de unión (20), y del cual al menos una superficie o parte de superficie (30, 41, 42) es formada de modo que constituya una superficie de apoyo para una o varias de dichas piezas a fijar, presentando dicha zona de unión (20), por un lado, una sección, en la dirección transversal, es decir, perpendicular a la al menos una de dichas ramas o alas (4, 31, 32), en forma de un polígono de lados cóncavos, y la conexión de cada una de dichas ramas o alas (4, 31, 32) con otra rama o ala (4, 31, 32) vecina es realizada, por otro lado, mediante una porción en forma de lámina curva (21, 22, 34) que confiere a dicho zona de unión (20) una de sus formas cóncavas.

Herraje multirama de material compuesto y proceso de fabricación de tal herraje multirama

La presente invención se refiere, en el ámbito de los materiales compuestos, a un herraje multirama que comprende al menos tres ramas, destinado al ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, y a un proceso de fabricación de tal herraje multirama.

Por herraje multirama se entiende un herraje que comprende al menos tres ramas o alas planas o sustancialmente planas que se extienden radialmente desde una zona de unión. Las ramas o alas de estos herrajes multirama pueden no obligatoriamente ser todas secantes según un mismo eje, y extenderse según planos secantes exteriormente al herraje. Los herrajes multirama más comunes son casos particulares tales como herrajes en forma

de T, de Y o de X.

Un herraje multirama de material compuesto es esencialmente, pero no limitativamente, destinado a ser utilizado en el ámbito de la aeronáutica, por ejemplo para conectar dos o más piezas, y en sustitución de herrajes similares realizados hasta ahora de metal. Estos herrajes son destinados a ser unidos a las piezas a conectar, y son por lo tanto provistos, exteriormente al plegado, de zonas de acoplamiento destinadas a permitir el ensamblado de dichas piezas a conectar, en asociación con medios de unión que pueden constar, de modo no limitativo, de medios de encolado, remachado o atornillado.

A título de ejemplo, un herraje multirama del estado de la técnica, en este caso en forma de T, es representado en la figura 1. Este herraje en forma de T 1 comporta una suela 1, que se presenta en forma de una placa, y una pared transversal 11 que se extiende en un lado 12 de la suela 1, formando un ángulo con esta última, en este caso un ángulo recto, y que divide dicha suela en dos partes 13 y 14, en este caso de iguales dimensiones, constituyendo el lado de dicha suela opuesto a aquel donde se extiende dicha pared transversal una superficie de apoyo 15 destinada a entrar en contacto con una de las piezas a fijar, mientras que una y/u otra de las dos superficies 16 y 17 de dicha pared transversal 11 constituye una superficie de apoyo para una o varias otras piezas a fijar. Este herraje en forma de T 1 comporta una pluralidad de agujeros 18 destinados a permitir la fijación de las piezas a fijar, a través de medios de unión tales como tornillos o remaches. Tal herraje en forma de T 1 es obtenido por moldeado de un material compuesto, y más exactamente de una matriz termoplástica o termoendurecible reforzada con fibras.

La sustitución de los elementos metálicos por elementos de material compuesto es dictada esencialmente por la necesidad de una ganancia en peso. Esto presenta sin embargo inconvenientes desde el punto de vista de la resistencia.

En efecto, es sabido que el punto débil de los materiales compuestos es la matriz que presenta una resistencia específica muy inferior a aquella de las fibras. El orden de magnitud es por ejemplo de 2 MPa para la resina y de 4 MPa para la fibra de carbono. Por lo tanto, el modo de fallo de una pieza de material compuesto es generalmente una rotura de la resina que conecta las fibras, y en el caso de un herraje en forma de T de material compuesto la rotura es observada durante un trabajo esencialmente en despliegue y durante el plegado de la pared transversal, respecto a la suela.

Para eliminar este inconveniente, conviene que las fibras de refuerzo sean sometidas a las fuerzas de tracción y/o compresión, y la resina no sea o sólo poco solicitada. Sin embargo, con las técnicas actualmente conocidas no es posible obtener una orientación óptima de las fibras en tal pieza, o sólo con costos muy elevados.

Del documento WO2172952 es conocido un herraje en forma de L, obtenido por moldeado de un material compuesto, que comprende dos partes que forman un ángulo entre ellas y perforadas con agujeros para permitir la unión de las dos piezas a través de medios de fijación, presentando al menos una de dichas dos partes en el lado interior de dicho herraje un perfil curvo cóncavo, y más particularmente un perfil esférico o cilindrico, siendo el o los agujeros previstos en este último de eje radial a la curvatura.

Esta configuración permite que las fibras de refuerzo, o una parte de las mismas, estén orientadas en la dirección de tracción y/o compresión, de modo que sean solicitadas con prioridad respecto a la resina.

Sin embargo, tal herraje en forma de L no puede ser sustituido por un herraje multirama para el ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, no presenta la rigidez requerida para el plegado y el desplegado. Conviene entonces, por ejemplo para sustituir un herraje en forma de T, utilizar dos de estos herrajes en forma de L, tal y como recomendado en el documento WO2172952, con el inconveniente de una implementación poco fácil y una defecto evidente de unicidad de la pieza, lo que provoca un aumento de peso.

Del documento FR 2 94 174 es conocido un herraje de material compuesto que comporta más exactamente una matriz termoplástica o termoendurecible reforzada con fibras, destinado al ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, que comprende dos ramas o alas planas o sustancialmente planas, y del cual al menos una

superficie o parte de superficie está formada para constituir una superficie de apoyo para una o varias de dichas piezas a fijar y, por otro lado, en el cual la conexión de cada una de dichas ramas o alas con otra rama o ala vecina es realizada mediante una porción en forma de lámina curva.

El objeto de la presente invención es aquel de proponer un herraje multirama de material compuesto destinado a la conexión de piezas que forman un ángulo entre ellas, y que permite resolver los diversos arriba mencionados inconvenientes, así como el proceso de fabricación de tal herraje multirama.

El herraje multirama, que comprende al menos tres ramas, obtenido por moldeado de un material compuesto, y más exactamente de una matriz termoplástica o termoendurecible reforzada con fibras, destinado al ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, que comprende al menos tres ramas o alas planas o sustancialmente planas que se extienden radialmente desde una zona de unión, y del cual al menos una superficie o parte de superficie es formada de modo que constituya una superficie de apoyo para una o varias de dichas piezas a fijar, es caracterizado por que, por un lado, dicha zona de unión presenta una sección, en la dirección transversal, es decir, perpendicular a la al menos una de dichas ramas o alas, en forma de un polígono de lados cóncavos y, por otro lado, por que la conexión de cada una de dichas ramas o alas con otra rama o ala vecina es realizada mediante una porción en forma de lámina curva que confiere a dicha zona de unión una de sus formas cóncavas.

Según una característica adicional del herraje multirama según la invención, la zona de unión presenta, además de su perfil cóncavo al nivel de la conexión de dos ramas o alas vecinas, una sucesión, en la dirección longitudinal, de partes arqueadas o huecas.

Según otra característica adicional del herraje multirama según la invención, las alas o ramas comportan, al nivel de sus porciones que forman superficies de apoyo, agujeros para el paso de medios de unión.

Según un modo de realización particular del herraje multirama según la invención, éste presenta un perfil en forma de T y comporta así una suela que se presenta en forma de una placa, y una pared transversal que se extiende en un lado de dicha suela formando un ángulo con esta última, y que divide dicha suela en dos partes, constituyendo el lado de dicha suela opuesto a aquel desde el cual dicha pared transversal se extiende la totalidad o parte de una superficie de apoyo destinada a entrar en contacto con una de dichas piezas a fijar, mientras que una y/u otra de las dos superficies de dicha pared transversal constituye la totalidad o parte de una superficie de apoyo para una o vahas otras de dichas piezas a fijar, siendo dicha suela y dicha pared transversal previstas capaces de cooperar con medios de unión, presentando la zona de unión de dicha pared transversal con dicha suela una sección transversal, en la dirección perpendicular al plano de dicha pared transversal, en forma de un triángulo de lados cóncavos, mientras que la conexión de dicha pared transversal con cada una de dichas dos partes es realizada mediante una porción en forma de lámina curva.

El proceso de fabricación de un herraje multirama de material compuesto, tal como definido más arriba, se caracteriza esencialmente por que consiste en:

- ensamblar entre ellas cuantas piezas como hay ramas o alas, estando cada una de dichas piezas, por un lado,... [Seguir leyendo]

1) Herraje multirama (2), que comprende al menos tres ramas, obtenido por moldeado de un material compuesto, y más exactamente de una matriz termoplástica o termoendurecible reforzada con fibras, destinado al ensamblado de piezas que forman un ángulo entre ellas, que comprende al menos tres ramas o alas (4, 31, 32) planas o sustancialmente planas que se extienden radialmente desde una zona de unión (2), y del cual al menos una superficie o parte de superficie (3, 41, 42) es formada de modo que constituya una superficie de apoyo para una o varias de dichas piezas a fijar, presentando dicha zona de unión (2), por un lado, una sección, en la dirección transversal, es decir, perpendicular a la al menos una de dichas ramas o alas (4, 31, 32), en forma de un polígono de lados cóncavos, y la conexión de cada una de dichas ramas o alas (4, 31, 32) con otra rama o ala (4, 31, 32) vecina es realizada, por otro lado, mediante una porción en forma de lámina curva (21, 22, 34) que confiere a dicho zona de unión (2) una de sus formas cóncavas.

2) Herraje multirama según la reivindicación 1, caracterizado por que la zona de unión (2) presenta, además de su perfil cóncavo al nivel de la conexión de dos ramas o alas vecinas (4, 31, 32), una sucesión, en su dirección longitudinal, de partes arqueadas o huecas (24, 25).

3) Herraje multirama según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que las alas o ramas (4, 31, 32) comportan al nivel de sus porciones que forman superficies de apoyo, agujeros (33, 43) para el paso de los medios de unión.

4) Herraje multirama según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que presenta un perfil en forma de T y comporta así una suela (3) en forma de una placa, y una pared transversal (4) que se extiende en un lado de dicha suela (3), formando un ángulo con esta última, y que divide dicha suela (3) en dos partes (31, 32), constituyendo el lado (3) de dicha suela (3) opuesto a aquel desde el cual dicha pared transversal (4) se extiende la totalidad o parte de una superficie de apoyo destinada a entrar en contacto con una de dichas piezas a fijar, mientras que una y/u otra de las dos superficies (41, 42) de dicha pared transversal (4) constituye la totalidad o parte de una superficie de apoyo para una o varias otras de dichas piezas a fijar, siendo dicha suela y dicha pared transversal previstas capaces de cooperar con medios de unión, presentando la zona de unión de dicha pared transversal (4) con dicha suela (3) una sección transversal, en la dirección perpendicular al plano de dicha pared transversal (4), en forma de un triángulo de lados cóncavos, mientras que la conexión de dicha pared transversal (4) con cada una de dichas dos partes (41, 42) es realizada mediante una porción en forma de lámina curva (21, 22).

5) Proceso de fabricación de un herraje multirama de material compuesto, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que consiste en:

- ensamblar entre ellas cuantas piezas (5, 6, 7) como hay ramas o alas (4, 31, 32), estando cada una de dichas piezas (5, 6, 7), por un lado, destinada a constituir una porción, en la dirección del espesor, de una rama o ala (4, 31, 32) y una porción, en la dirección del espesor, de una rama o ala vecina (4, 31, 32) y, por otro lado, doblada según un radio de curvatura para formar el ángulo que dichas ramas o alas vecinas (4, 31, 32) deben formar entre ellas,

- disponer en la zona de unión (2), en contacto con dichas piezas, un núcleo (23), durable o no, que coincide perfectamente con las formas de dichas piezas (5, 6, 7),

- finalmente, disponer el ensamblado obtenido en un molde y aplicar condiciones particulares de presión y/o de temperatura, de modo que se realice la polimerización de dicho material compuesto.

6) Proceso de fabricación de un herraje multirama según la reivindicación 5, caracterizado por que comprende previamente las siguientes operaciones:

- preparación de napas de material compuesto constituidas, cada una, de una matriz en la que son incorporadas fibras dispuestas unidireccionalmente, para de crear las piezas (5, 6, 7) a ensamblar,

- formación de dichas napas por doblado curvo, concéntrico a un eje (R, S) perpendicular a la orientación de dichas fibras.

7) Proceso de fabricación de un herraje multirama según la reivindicación 6, caracterizado por que comprende además, durante la formación de las napas de material compuesto, las siguientes operaciones:

- realización para cada pieza (5, 6, 7), en su zona de doblado (52, 62, 7), de una sucesión, en la dirección longitudinal del eje de doblado, de partes huecas o arqueadas (53, 54, 63, 64) que son dispuestas simétricamente respecto a aquellas creadas en la zona de doblado de las partes vecinas, de modo a permitir un encaje durante el acercamiento espalda con espalda de dichas piezas (5, 6, 7).

8) Proceso de fabricación de herraje un multirama según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que consiste, para la fabricación de un herraje multirama en forma de T (2), en:

- ensamblar tres piezas, es decir, dos piezas en forma de L, cuya zona de doblado es curva, ensambladas de modo que una rama o ala de una de ellas esté en contacto con una rama o ala de la otra, y que las otras dos ramas o alas estén en la prolongación una de otra, y una tercera pieza globalmente plana dispuesta en contacto con dichas dos ramas o alas en la prolongación una de otra, y que presenta frente a la zona de unión de dichas dos ramas o alas una parte arqueada en dirección de dicha zona de unión.

9) Proceso de fabricación de un herraje multirama según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende previamente las siguientes operaciones:

- formación de una primera napa de material compuesto constituida por una matriz en la que son incorporadas fibras dispuestas unidireccionalmente, para crear la primera pieza en forma de L cuya zona de doblado curva es concéntrica a un eje perpendicular a la orientación de dichas fibras, y que presenta una sucesión, en la dirección longitudinal de dicho eje, de partes huecas o arqueadas,

- formación de una segunda napa de material compuesto constituida de una matriz en la cual son incorporadas fibras dispuestas unidireccionalmente, para crear la segunda pieza en forma de L cuya zona de doblado curva es concéntrica a un eje perpendicular a la orientación de dichas fibras, y que presenta una sucesión, en la dirección longitudinal de dicho eje, de partes huecas o arqueadas, las cuales son dispuestas simétricamente respecto a aquellas creadas en dicha primera napa, de modo a permitir un encaje durante el acercamiento espalda con espalda de dichas piezas en forma de L,

- formación de una tercera napa de material compuesto constituida de una matriz en la cual son incorporadas fibras dispuestas unidireccionalmente, para crear la tercera pieza globalmente plana que presenta, en su región mediana, una zona transversal arqueada a lo largo de la cual está prevista una sucesión de partes huecas y arqueadas capaces de cooperar estrechamente por encaje con las partes huecas o arqueadas que las partes de dichas piezas en forma de L con las cuales dicha tercera pieza está destinada a entrar en contacto comportan.