BR112016003852B1

BR112016003852B1 - parafuso de bloqueio

Info

Publication number: BR112016003852B1
Application number: BR112016003852-5A
Authority: BR
Inventors: Jonathan Brewer; Carl Hersant
Original assignee: Avdel Uk Limited
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2021-07-06
Also published as: TWI617745B; GB2506525B; GB201316256D0; KR20150052156A; GB201216367D0; ES2647120T3; US10094410B2; GB2507645A; TW201418589A; KR20170034446A; JP2015535909A; JP2017101830A; ES2630352T3; CN104769293B; WO2014041328A1; ZA201501868B; BR112016003852A2; US20150252833A1; GB2506525A; JP6499677B2

Abstract

Um parafuso de bloqueio para instalação em membros da orifício da peça de trabalho, compreendendo um pino tendo uma cabeça e uma extremidade de cauda proporcionada com ranhuras de bloqueio e uma única ranhura de tração (20), em que uma ferramenta de instalação tendo uma pinça com uma correspondente forma à ranhura de tração é usada para aplicar uma força de tração crescente à cauda do pino, para impulsionar assim a pinça na direção da peça de trabalho, e quando a força aplicada pelo pistão hidráulico aumenta ainda mais, fazendo com que o colar (10) seja estampado nas ranhuras de bloqueio, e impedindo a força aplicada pela ferramenta, em um valor máximo predeterminado ou quando a cauda do pino rompe em uma ranhura rompedora formada pela única ranhura de tração.

Description

[001] A invenção se refere a um fixador de parafuso de bloqueio para prender juntos membros de peça de trabalho com orifícios. Um fixador de parafuso de bloqueio conhecido, como divulgado na Patente UK e GB 2444420 (Huck International Inc.) que compreende um pino que tem uma cauda de pino de diâmetro pequeno curta, que não quebra na instalação do fixador em uma peça de trabalho. O parafuso de bloqueio da GB 420 compreendeu uma pluralidade de ranhuras de tração fornecidas sobre a porção pino, que são engatadas por uma pluralidade de dentes de pinça fornecidos na ferramenta de instalação.

[002] Um problema com a haste que não quebra de um fixador de parafuso de bloqueio como divulgado na GB 2444420, é que as cristas dos dentes da ferramenta de instalação podem não engatar de maneira suficiente com as ranhuras rasas fornecidas no pino, por exemplo, as cristas dos dentes podem ser feitas fechar diretamente sobre as cristas das ranhuras de tração, o que pode provocar cargas aumentadas e deslizamento, com isto provocando dano à ferramenta e/ou ao fixador.

[003] Também é possível que os dentes da ferramenta não engatem todas as ranhuras de tração do fixador em uma direção axial, o que pode conduzir a sobre tensionamento e esfolamento das ranhuras de tração carregadas sobre o fixador.

[004] As diversas ranhuras de tração e dentes da ferramenta das modalidades da técnica precedente são também sensíveis à introdução inclinada na pinça e, portanto, o operador é solicitado a verificar que o fixador está alinhado corretamente dentro do colar, antes de atuar a ferramenta.

[005] Outra desvantagem de tais fixadores de parafuso de bloqueio de haste que não quebra que compreendem uma pluralidade de ranhuras de tração, é que as ranhuras de tração rasas, estreitas, e também os dentes de tração rasos na ferramenta, podem facilmente se tornarem entupidos com detritos, particularmente nos ambientes sujos de trabalho. Dentes de pinça de diversas ranhuras de passo fino são também muito mais vulneráveis a dano por areia e pequenas pedras comuns aos ambientes exteriores nos quais estes fixadores de parafuso de bloqueio de serviço pesado são muitas vezes utilizados, por exemplo, construção de estruturas de plantas de energia solar em localizações desérticas.

[006] Fabricação de parafusos de bloqueio de diversas ranhuras de tração requer ferramental complexo de laminação de rosca e, portanto, caro, e as diversas formas de ranhura de tração geradas sobre o pino são difíceis e consumidoras de tempo para inspecionar em produção, aumentando, portanto, tempo e custo de produção.

[007] Diversos dentes de pinça em uma ferramenta de instalação requerem pequenos raios ao redor dos dentes o que aumenta tensões e conduz à rachadura prematura. Estes dentes são também mais complexos para fabricar e inspecionar, e assim são mais caros.

[008] Além disto, qualquer desalinhamento dos dentes da pinça das ranhuras de tração, ou erro de passo entre os dentes e as ranhuras de tração devido a tolerâncias normais de fabricação, pode resultar em uma distribuição desigual de carga de tração e, portanto, gerar tensões localizadas mais elevadas que conduzem à falha prematura.

[009] Alguns fixadores de parafuso de bloqueio de haste que não quebra conhecidos atualmente também incluem ranhuras de bloqueio helicoidais, para o interior das quais os colares são estampados, o que pode ser desvantajoso em que adulteração ou trabalhar solto poderia conduzir ao colar se tornar desatarraxado das ranhuras de bloqueio.

[0010] Além disto, a extremidade saliente do parafuso de bloqueio instalado poderia incluir cristas agudas de ranhura de tração, portanto apresentando um risco de dano ao operador ou outras pessoas.

[0011] Fixadores de parafuso de bloqueio conhecidos podem também incluir ranhuras de bloqueio relativamente largas tendo uma profundidade de ranhura relativamente elevada, isto é, um passo relativamente largo, limitando com isto o número de ranhuras fornecidas sobre o comprimento da porção de bloqueio. Uma vez que o número de superfícies para intertravamento com o colar quando estampado é também, portanto, reduzido, a resistência global do parafuso de bloqueio instalado está consequentemente limitada. Além disto, na estampagem do colar sobre ranhuras de bloqueio profundas, enchimento incompleto das ranhuras pelo material do colar pode ocorrer, com isto reduzindo ainda mais a resistência global do parafuso de bloqueio instalado.

[0012] É uma intenção da presente invenção fornecer um parafuso de bloqueio que supere as desvantagens acima.

[0013] Consequentemente, a presente invenção compreende em um primeiro aspecto um parafuso de bloqueio de acordo com a reivindicação 1 das reivindicações anexas.

[0014] Uma vez que a presente invenção tem apenas uma única ranhura de tração relativamente grande ao invés de uma pluralidade de ranhuras de tração relativamente pequenas, isto possibilita engate mais fácil do operador da ferramenta com o pino, uma vez que alinhamento angular e posicionamento axial são menos críticos do que com modalidades da técnica precedente que compreendem diversas ranhuras de tração. No engate da ferramenta com o parafuso de bloqueio, a ranhura de tração profunda permite ao parafuso de bloqueio ser mantido em uma posição inicial em relação à ferramenta, mesmo se o parafuso de bloqueio estiver em um ângulo em relação ao eixo longitudinal da ferramenta, o posicionamento angular do parafuso de bloqueio será corrigido na atuação da ferramenta. Uma vez que alinhamento e posicionamento são menos críticos do que com modalidades da técnica precedente, é mais rápido e mais simples o operador introduzir o pino no nariz da ferramenta, com isto conduzindo a produtividade de instalação melhorada.

[0015] A única ranhura de tração da presente invenção tem menos probabilidade de se tornar entupida com detritos do que as diversas ranhuras mais rasas de modalidades da técnica precedente.

[0016] O parafuso de bloqueio da presente invenção pode ser fabricado de maneira mais simples e mais econômica do que parafusos de bloqueio de diversas ranhuras de tração da técnica precedente. Ele é também muito menos suscetível a tolerâncias de fabricação, uma vez que a ranhura é muito maior e mais profunda do que modalidades precedentes e, portanto, o efeito de tolerâncias é muito reduzido. Além disto, nenhum erro de passo é possível com a única ranhura de tração.

[0017] A porção de bloqueio é preferivelmente paralela em forma, isto é, tendo um diâmetro principal constante ao longo de seu comprimento.

[0018] As ranhuras de bloqueio da presente invenção são inteiramente ou substancialmente anelares em forma, e assim asseguram que separação do colar do pino por uma ação de desatarraxar não pode ocorrer depois da instalação do parafuso de bloqueio, por exemplo, o colar não pode se tornar separado do pino por meio de rotação.

[0019] Preferivelmente o passo das ranhuras de bloqueio está na faixa de 0,40 mm até 2,13 mm e a relação do diâmetro principal da porção de bloqueio para o passo das ranhuras de bloqueio está na faixa de 11,15 até 12,01. O passo relativamente fino das ranhuras de bloqueio proporciona um número maior de superfícies intertravadas com o colar sobre o comprimento da área estampada. Isto proporciona uma resistência nominal aumentada de fixação comparada àquela de modalidades da técnica precedente que têm ranhuras de bloqueio de passo mais largo. Além disto, a forma relativamente rasa das ranhuras de bloqueio assegura que cada uma das ranhuras é quase completamente enchida com material do colar quando o colar é estampado sobre a cauda do pino, com isto aumentando ainda mais a resistência do parafuso de bloqueio instalado em tensão. Uma ranhura de bloqueio mais rasa também significa que o diâmetro de raiz das ranhuras de bloqueio 18 é maior e daí a área de seção transversal do pino é aumentada para resistência melhorada em ambos, cisalhamento e tensão.

[0020] Preferivelmente a superfície de contato da única ranhura de tração é fornecida por uma porção afilada.

[0021] Preferivelmente a seção extrema da cauda do pino do parafuso de bloqueio é mais curta do que a porção de bloqueio e tem um diâmetro máximo que é menor do que um diâmetro máximo da porção de bloqueio.

[0022] Preferivelmente a relação do diâmetro mínimo da única ranhura de tração para o diâmetro máximo da porção de bloqueio está dentro da faixa de 0,50 até 0,78.

[0023] Preferivelmente a relação do diâmetro máximo da porção extrema para o diâmetro máximo da porção de bloqueio está dentro da faixa de 0,7 até 1, 0.

[0024] Preferivelmente a relação do comprimento total da cauda do pino sobre o qual a ranhura de tração e a porção extrema se estende, para o diâmetro máximo da porção de bloqueio, está dentro da faixa de 0,7 até 1,2.

[0025] Preferivelmente a relação do comprimento da cauda do pino sobre o qual a ranhura de tração se estende para o diâmetro máximo da porção de bloqueio está dentro da faixa de 0,3 até 0,7.

[0026] Preferivelmente a relação do comprimento da cauda do pino sobre o qual a porção extrema se estende para o diâmetro máximo da porção de bloqueio está dentro da faixa de 0,26 até 0,5.

[0027] Preferivelmente a ranhura de tração inclui uma primeira seção afilada e uma segunda seção afilada, e uma porção plana entrem a primeira e a segunda seção afiladas, a raiz da ranhura tendo uma área de seção transversal constante através de todo o seu comprimento. Modalidades alternativas poderiam apresentar perfis alternativos de ranhura de tração.

[0028] Preferivelmente o parafuso de bloqueio inclui uma característica de retenção que retém o colar em uma posição de montagem inicial no pino depois que o operador tenha colocado o pino e colar na peça de trabalho, e antes que a ferramenta de instalação seja atuada para instalar o parafuso de bloqueio por estampagem do colar. A característica de retenção assegura que o colar não irá cair da cauda do pino antes que a instalação seja efetuada, o que é particularmente vantajoso quando o eixo do pino está vertical e a extremidade de cauda apontada para baixo. Em adição, a retenção impede impulsionamento acidental do pino de volta para fora do colar quando o nariz da ferramenta está sendo engatado sobre a cauda do pino pelo operador. Além disto, engatar a característica de retenção assegura que a ranhura de tração se salienta de maneira suficiente do colar para permitir engate do nariz da ferramenta e colar.

[0029] A característica de retenção pode compreender uma fenda axial rasa ou chata fornecida sobre a cauda do pino, o que permite uma aba fornecida sobre o furo atravessante (vazado) do colar passar para baixo até uma primeira ranhura de bloqueio para o interior da qual a aba do colar pode ser girada para engatar, isto é, em um movimento de “empurrar e torcer”.

[0030] A característica de retenção pode, alternativamente, compreender uma rosca de parafuso helicoidal curta fornecida sobre uma seção de uma porção de bloqueio adjacente à ranhura de tração e uma rosca de parafuso curta correspondente em hélice ou aba fornecida no furo atravessante do colar que engata. Nesta modalidade, na instalação do parafuso de bloqueio o colar estampa de maneira predominante ou inteiramente nas ranhuras de bloqueio anulares para além, portanto, não há risco de desatarraxar o colar do pino.

[0031] Outra característica de retenção alternativa pode compreender um rebordo ou anel elastomérico fornecido seja no furo atravessante do colar ou sobre as ranhuras de bloqueio da cauda do pino.

[0032] O colar e pino são impulsionados juntos comprimindo com isto o rebordo resiliente ou anel, e gerando uma força de atrito para resistir separação.

[0033] Cada uma das características de retenção descritas acima proporciona um grau suficiente de força de retenção para manter o colar sobre o pino até que a ferramenta de instalação seja usada para o próximo estágio de instalação. Quando a ferramenta de instalação é atuada a força de retenção é superada pelo impacto de estampagem da ferramenta de instalação e é fraca o suficiente para não influenciar de maneira adversa a tomada da chapa e a ação de estampagem do colar durante a instalação para a peça de trabalho.

[0034] A cauda do pino do parafuso de bloqueio pode ainda incluir uma porção escalonada adjacente à ranhura de tração entre a ranhura de tração e a face extrema da cauda do pino afastada da cabeça do pino, onde a porção escalonada tem uma área de seção transversal maior do que aquela da porção extrema. A porção escalonada proporciona uma geometria de cauda de pino que se espalha cargas e tensões de maneira efetiva, enquanto evitando peso excessivo da cauda do pino.

[0035] Além disto, a extremidade escalonada ajuda a inserção da cauda do pino na pinça da ferramenta antes da atuação da ferramenta.

[0036] O parafuso de bloqueio pode ainda compreender meio de indicação de estampagem completa para fornecer uma indicação visual que, durante instalação do parafuso de bloqueio, o colar tenha sido estampado completamente sobre as ranhuras de bloqueio do pino. O meio de indicação de estampagem completa pode compreender uma ou mais projeções ou saliências fornecidas sobre uma superfície exterior de um flange do colar que são parcialmente ou completamente deformadas pela bigorna da ferramenta de instalação.

[0037] Alternativamente, o meio de indicação de estampagem completa poderia compreender uma ou mais projeções ou saliências fornecidas sobre uma face extrema da bigorna da ferramenta de instalação, que são feitas pentear na superfície exterior do flange do colar na instalação do parafuso de bloqueio.

[0038] A porção da cauda do pino que permanece saliente do colar estampado do parafuso de bloqueio instalado é livre de aspectos afiados e, portanto, apresenta um risco menor de dano ao pessoal do que as pontas das modalidades da técnica precedente que têm diversas ranhuras com cristas afiadas em cada ranhura.

[0039] Em uma modalidade alternativa, a cauda do pino é configurada para ser quebrada durante instalação do parafuso de bloqueio em uma peça de trabalho. Esta modalidade é vantajosa em situações onde o peso adicionado ou comprimento de uma cauda de pino não pode ser acomodado. Além disto, esta modalidade é vantajosa quando o material do pino não apresenta um risco de corrosão na superfície da fratura, por exemplo, pinos de aço inoxidável ou liga de alumínio.

[0040] Em outros aspectos, a presente invenção também fornece aparelho para, e um método de instalar um parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção, e um método de fabricar um pino de acordo com a presente invenção que inclui uma etapa de laminar o pino com isto deslocando material e formando uma porção escalonada adjacente à ranhura de tração no sentido da extremidade de cauda. O fluxo de material durante a conformação por laminação proporciona resistência superior do pino de cauda comparada, por exemplo, a uma ranhura cortada em máquina.

[0041] A pinça da ferramenta de instalação utilizada na presente invenção não se salienta além da frente da peça nariz e, portanto, apresenta um risco muito mais baixo de dano ao operador do que modalidades da técnica precedente, quando a pinça traciona para dentro e fecha junto. Existe também menos possibilidade de dano à pinça se a ferramenta é derrubada de forma pesada.

[0042] A borda interna relativamente grande da pinça da presente invenção é também o menos provável se tornar entupida com detritos ou danificada por areia e pequenas pedras nos ambientes exteriores/sujos de trabalho do que os diversos dentes na pinça de passo fino de ferramentas da técnica precedente.

[0043] Uma vez que a borda interna da pinça da presente invenção não requer os pequenos raios na raiz dos dentes da mandíbula de tração que são requeridos com ferramentas de diversas mandíbulas de tração da técnica precedente, tensões na borda interna serão mais baixas do que nas mandíbulas das ferramentas da técnica precedente e rachadura prematura é muito menos provável.

[0044] A ferramenta de instalação pode ainda compreender um êmbolo compressível, onde a ferramenta é desabilitada enquanto o êmbolo não é comprimido. Isto fornece uma característica de segurança, uma vez que a ferramenta não pode ser atuada de maneira acidental.

[0045] O êmbolo pode ter uma ponta arredondada e uma ondulação pode ser fornecida na face extrema da cauda do pino do parafuso de bloqueio, pelo que, a ponta arredondada do êmbolo pode ser engatada com a ondulação. O engate da ponta arredondada do êmbolo assegura que a cauda do pino está na posição correta dentro da ferramenta de instalação, isto é, ela está inserida completamente na direção axial dentro do nariz da ferramenta antes da atuação da ferramenta, com isto impedindo dano à ferramenta o ferimento ao operador.

[0046] Preferivelmente parte da pinça da ferramenta de instalação tem uma forma complementar a no mínimo parte da forma da ranhura de tração.

[0047] Ao instalar um parafuso de bloqueio no qual a cauda do pino inclui uma porção escalonada como descrito acima, a porção escalonada proporciona de maneira efetiva uma superfície adicional (em adição à superfície de contato da ranhura de tração), para contato com a borda interna do colar, com isto provendo reforço localizado da cauda do pino na instalação devido à área de seção transversal maior da superfície sobre a qual a ferramenta de instalação contata.

[0048] O parafuso de bloqueio pode ainda incluir uma primeira porção plana entre a cabeça do pino e a porção de bloqueio, e a relação do comprimento da primeira porção plana para o comprimento da porção de bloqueio está preferivelmente dentro da faixa de 0,62 até 1,27 para parafusos de bloqueio que têm uma capacidade de pega de três vezes o diâmetro nominal do pino. Relações dentro desta faixa asseguram uma resistência ao cisalhamento aumentado do parafuso de bloqueio comparada a uma seção plana mais curta em relação ao comprimento da porção de bloqueio, devido à ausência de ranhuras de bloqueio dentro do plano de cisalhamento.

[0049] A invenção será descrita agora à guisa de exemplo apenas, e com referência às figuras que acompanham, nas quais: A figura 1 é uma vista lateral em seção transversal de um parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção inserido em uma ferramenta de instalação energizada hidraulicamente pronta para instalação do parafuso de bloqueio em uma peça de trabalho (a peça de trabalho está mostrada em figuras posteriores); A figura 2 é uma vista em seção transversal detalhada do parafuso de bloqueio e instalação de ferramenta da figura 1, indicada como área II na figura 1 com a característica de retenção em uma condição engatada; As figuras 2a e 2b são vistas laterais parciais da cauda do pino de parafusos de bloqueio alternativos de acordo com a presente invenção; A figura 3a é uma vista frontal da ferramenta de instalação da figura 1 (com o parafuso de bloqueio removido para clareza), e ilustra na linha I onde uma visão de seção transversal é feita; A figura 3b é uma vista detalhada de parte da ferramenta de instalação como indicado na área IIIb na figura 3a; A figura 4 é uma vista em seção transversal da ferramenta da figura 3b ao longo da linha IV-IV pronta para instalar um parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção; As figuras 5a e 5b são vistas laterais simplificadas de um pino de parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção, com características de retenção de colar removidas para clareza; A figura 5c é uma vista lateral simplificada de um colar de parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção; A figura 5d é uma vista em seção transversal longitudinal de um colar de parafuso de bloqueio alternativo de acordo com a presente invenção, incluindo meio de indicação de estampagem completa; A figura 5e é uma vista extrema do colar de parafuso de bloqueio alternativo da figura 5b; A figura 5f é uma vista isométrica do colar de parafuso de bloqueio alternativo da figura 5b; As figuras 6 até 15 mostram estágios de instalação de um parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção, a ferramenta peça de trabalho, e parafuso de bloqueio, estando em seção transversal ou seção transversal parcial; A figura 16 mostra um estágio de instalação de uma modalidade alternativa de parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção; A figura 17 mostra um estágio de instalação de outra modalidade alternativa de parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção; A figura 18a é uma vista extrema do colar alternativo das figuras 5d até 5f depois da instalação (o pino do parafuso de bloqueio e a peça de trabalho removidas para clareza); A figura 18b é uma vista lateral do colar alternativo da figura 19a; A figura 18c é uma vista isométrica do colar alternativo da figura 18a; A figura 19a é uma vista extrema de uma bigorna de uma porção bigorna de ferramenta de instalação alternativa de acordo com a presente invenção; A figura 19b é uma vista isométrica da bigorna da figura 19a; e A figura 19c é uma vista lateral da bigorna da figura 19a.

[0050] Fazendo referência às figuras, um parafuso de bloqueio 2 de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, compreendem um pino 4 que compreende uma cauda de pino 6 e uma cabeça de pino 8 e um colar 10 que tem um furo atravessante 12 (figura 7) e um flange 11 que tem uma superfície exterior 13. Uma cauda de pino 6 inclui uma porção de bloqueio 36 que compreende ranhuras de bloqueio anelares 13, uma primeira porção plana 14 entre a porção de bloqueio 36 e a cabeça do pino 8 e uma única ranhura de tração 20 entre a porção de bloqueio 36 e a face extrema 22 da cauda do pino 6 afastada da cabeça do pino 8. A porção de bloqueio 36 tem um diâmetro principal D como mostrado na figura 5b, e é paralela em forma, isto é, tem um diâmetro principal constante ao longo de seu comprimento. Uma porção extrema 80 é fornecida entre as ranhuras de bloqueio 18 e a face extrema 22 da cauda do pino 6. A porção extrema 80 é plana e tem lados paralelos, isto é, uma área de seção transversal constante através de todo o seu comprimento. Além disto, a porção extrema 80 é curta em relação ao comprimento da porção de bloqueio 36 e é de um diâmetro máximo menor do que o diâmetro máximo da porção de bloqueio 36. Em uma modalidade tomada como exemplo, onde D é o diâmetro máximo da porção de bloqueio 36, G é o diâmetro mínimo da ranhura de tração 20 (na modalidade mostrada nas figuras o diâmetro mínimo da ranhura de tração 20 está em uma raiz de ranhuras 28) e T é o diâmetro máximo da porção extrema 80, o que segue se aplica. G = 0,675 D (e mais genericamente está dentro da faixa 0,50 D até 078 D); T = 0,836 D (e mais genericamente está dentro da faixa 0,7 D até 1,0 D).

[0051] Além disto, onde L é o comprimento total da cauda do pino 6 sobre o qual a ranhura de tração 20 e a porção extrema 80 se estendem, N é o comprimento sobre o qual a porção extrema 80 se estende, e M é o comprimento sobre o qual a ranhura de tração 20 se estende, o que segue se aplica: L = 0,936 D (e mais genericamente está dentro da faixa 0,7 D até 1,2 D); M = 0,581 D (e mais genericamente está dentro da faixa 0,3 D até 0,7 D); N = 0,355 D (e mais genericamente está dentro da faixa 0,26 D até 0,5 D).

[0052] Exemplos de comprimento da porção plana 14, o comprimento da porção de bloqueio 36 e a relação resultante do comprimento da primeira porção plana para comprimento da porção de bloqueio para uma faixa de pinos de diâmetro nominal se situando desde 4,8 mm (3/16”) até 25,4 mm (1’’) estão fornecidos na Tabela 1 abaixo; em cada caso o comprimento do pino selecionado é um capaz de fixar uma espessura total de junta de no mínimo três vezes o diâmetro nominal do pino. A relação do comprimento da primeira porção plana 14 sobre a cauda do pino para o comprimento da porção de bloqueio 36 está tipicamente na faixa 0,62 até 1,27.

[0053] Exemplos do diâmetro principal D da porção de bloqueio 36, o passo das ranhuras de bloqueio 18 e a relação resultante de diâmetro principal da porção de bloqueio para o passo da ranhura de bloqueio estão fornecidos na Tabela 2 abaixo, para uma faixa de pinos de diâmetro nominal se situando desde 4,8 mm (3/16”) até 25,4 mm (1”). O passo das ranhuras de bloqueio 18 está tipicamente na faixa 0,40 mm até 2,13 mm, e a relação do diâmetro principal D da porção de bloqueio 36 para o passo das ranhuras de bloqueio 18 está tipicamente na faixa 11,15 até 12,01

[0054] A única ranhura de tração 20 inclui uma primeira seção afilada 26, uma segunda seção afilada 30, a segunda seção afilada 30 estando mais próximo da extremidade da cauda 22 do pino 6 do que a primeira seção afilada 26, e a raiz de ranhura 28 tendo uma área de seção transversal constante ao longo de seu comprimento entre a primeira porção afilada 26 e a segunda porção afilada 30, isto é, a raiz da ranhura 28 é paralela ao eixo da cauda do pino 6.

[0055] As figuras 6 até 15 mostram estágios sucessivos de instalação de um parafuso de bloqueio 2 em orifícios 120, 122 de uma peça de trabalho que compreende membros de peça de trabalho 130 e 140, que incluem usar uma ferramenta de instalação 100 para com isto prender juntos os membros 130 e 140 da peça de trabalho.

[0056] Inicialmente o pino 4 é inserido por um operador à mão nos orifícios 120, 122 dos membros de peça de trabalho 130 e 140 a partir do lado traseiro 150 da peça de trabalho, como mostrado na figura 6, até que o lado de baixo 34 da cabeça contata a superfície traseira 152 da peça de trabalho. Neste estágio parte da cauda do pino 6 se salienta do lado frontal 160 da peça de trabalho. O colar 10 é então ajustado à mão sobre a extremidade saliente da cauda do pino 9 a partir do lado frontal 160 da peça de trabalho, como mostrado na figura 7.

[0057] Depois que o colar 10 tenha sido ajustado no pino quatro, o colar 10 é retido de maneira positiva em uma condição de montagem inicial, ou uma posição engatada sobre o pino 4. Este engate positivo é conseguido por uma característica de retenção 24. Na modalidade como mostrada nas figuras 1 e 2, uma característica de retenção 24 é uma característica do tipo “empurrar e torcer” que compreende uma fenda axial rasa 56 fornecida na cauda do pino 6 e uma aba 52 fornecida no furo atravessante 12 do colar 10. A fenda axial 52 permite à aba 52 passar para baixo até a primeira ranhura de bloqueio 18 da porção de bloqueio 36; o colar é então girado por 180°, com isto fazendo com que a aba 52 engate a primeira ranhura de bloqueio 18. Na figura 2 a característica de retenção 24 está mostrada em uma posição engatada. Para clareza, uma característica de retenção 24 não está mostrada nas figuras de sequência de instalação.

[0058] A característica de retenção 24 fornece um grau suficiente de força de retenção para manter o colar sobre o pino até que a ferramenta de instalação seja usada para o próximo estágio de instalação. Quando a ferramenta de instalação é atuada, a força de retenção é superada pelo golpe de estampagem da ferramenta de instalação, e é fraca o suficiente para não influenciar de maneira adversa a tomada de chapa e ação de estampagem do colar 10 durante a instalação na peça de trabalho.

[0059] O parafuso de bloqueio 2 é então instalado na peça de trabalho pelo uso da ferramenta de instalação 100. A ferramenta de instalação 100 inclui uma pinça dividida 102 (figuras 10 até 14) circundada por uma peça nariz 108.

[0060] Um lançado 104 (figuras 11 até 14) que tem uma ponta arredondada 114, mostrado mais claramente nas figuras 11b e 11c, é fornecido dentro da ferramenta de instalação 100, o qual engata com um rebaixo ondulado 32 fornecido na face extrema 22 do pino do parafuso de bloqueio. O êmbolo é pressionado pela face extrema 22 do pino do parafuso de bloqueio 6 quando a cauda do pino 6 é introduzida no colar aberto 102. O engate do êmbolo 104 no rebaixo ondulado 32 assegura que a cauda do pino está na posição correta dentro da ferramenta de instalação 100, isto é, que ela não está inclinada em um ângulo não aceitável em relação ao eixo da ferramenta. Compressão do êmbolo 104 permite ao operador começar a instalação do parafuso de bloqueio 2. Operação insegura da ferramenta com uma cauda de pino posicionada de maneira incorreta dentro do colar da pinça da ferramenta ou com nenhum pino e assim um risco maior de aprisionamento do operador, é evitada com isto.

[0061] Quando da atuação da ferramenta de instalação 100, um pistão hidráulico 106, mostrado na figura 1, exerce uma força de tração crescente sobre a pinça 102, com isto puxando o colar 102 para o interior da ferramenta 100, com isto exercendo uma força de tração sobre a cauda do pino 6 por meio da ranhura de tração 20. Uma vez que a pinça 102 é puxada para o interior da ferramenta 100, a porção bigorna afilada 102 da peça nariz 108 faz com que a pinça 102 feche ao redor da extremidade da cauda do pino 6 e uma borda interna 110 da pinça 102 engate com a única ranhura de tração 10 na superfície de contato fornecida pela segunda seção afilada 30. Na modalidade ilustrada aqui, a borda interna 110 da pinça 102 tem uma forma complementar à no mínimo parte daquela da ranhura de tração 20, isto é, complementar à raiz da ranhura 28 e à segunda seção afilada 30 da ranhura de tração 20, portanto a pinça 102 engata a raiz da ranhura plana 20 e a segunda seção afilada 30.

[0062] A força de tração que é aplicada à pinça 102 pelo pistão hidráulico 106 é transferida para a cauda do pino 6 por meio da superfície de contato fornecida pela porção afilada 30 da ranhura de tração 20. Portanto, quando a pinça 102 é puxada para o interior da ferramenta 100 a cauda do pino 6 é também puxada na direção da ferramenta 100.

[0063] Em seguida, uma vez que a pinça 102 é puxada ainda mais para o interior da ferramenta 100 pelo pistão hidráulico 106, a porção bigorna 112 da peça nariz 108 entra em contato com o colar 10 e o colar 10 é progressivamente empurrado pela bigorna 112 na direção da cabeça do pino 8. Os membros de peça de trabalho 130, 140 são com isto empurrados juntos, fechando qualquer espaço entre eles, e uma carga de fixação é aplicada à peça de trabalho. Uma vez que a força aplicada pela ferramenta 100 aumenta, a porção bigorna 112 gradualmente estampa o colar 10 para baixo para o interior das ranhuras de bloqueio 18 da cauda do pino 6, isto é, o material do colar 10 é forçado para o interior das ranhuras de bloqueio 18.

[0064] A força aplicada pela ferramenta e com isto também a estampagem do colar 10 sobre as ranhuras de bloqueio 18, é interrompida quando a força alcança um valor máximo pré-ajustado. O pistão hidráulico 106 então retorna para sua posição de pré-atuação e a porção bigorna 112 retrai do colar completamente estampado 10 Quando o colar 10 tenha sido completamente estampado sobre a cauda do pino 6, o colar está fixado de maneira segura ao pino 4, e os dois componentes não podem se tornar acidentalmente separados.

[0065] Na modalidade discutida acima, a extremidade da cauda do pino 6 não quebra durante instalação do parafuso de bloqueio 2 em uma peça de trabalho. Contudo, na modalidade alternativa de parafuso de bloqueio 2' mostrada na figura 16, a porção extrema 80' da cauda do pino 6' é feita quebrar durante instalação, como resultado de a única ranhura de tração 20' ser mais profunda do que a ranhura de tração 20 da primeira modalidade, isto é, a primeira seção afilada 26' e a segunda seção 30' são mais inclinadas do que aquelas da primeira porção (e como resultado a raiz de ranhura 28' tem um diâmetro menor). A ranhura de tração, portanto, atua como uma ranhura rompedora. Nesta modalidade a ferramenta de instalação aplica uma força de tração à cauda do pino 6' até que a cauda do pino fratura na ranhura rompedora/ranhura de tração 20. A porção quebrada do pino 80' é ejetada da ferramenta de instalação 100 depois do ciclo de instalação. Nesta modalidade a forma da borda interna 110 da pinça 102 (não mostrado na figura 16) pode não corresponder àquela da ranhura de tração 20', contudo, a força da ferramenta ainda será transferida para a cauda do pino 6' por meio da superfície de contato fornecida pela seção afilada 302

[0066] Em outra modalidade (não mostrado) a superfície de contato pode ser formada de uma característica alternativa da ranhura de tração, por exemplo, um ombro que proporciona uma superfície de contato a 90° com o eixo da cauda do pino 6.

[0067] A característica de retenção 24 pode compreender alternativamente uma rosca de parafuso hélice curta 54 (mostrado na figura 2a), fornecida em uma seção da cauda do pino 6" adjacente à ranhura de tração 20 e uma rosca de parafuso curta correspondente, hélice ou aba fornecida no furo atravessante 12 do colar 10, para o interior do qual engata a rosca de parafuso da porção de bloqueio. Uma vez que o colar 10 será estampado de maneira predominante ou inteiramente nas ranhuras de bloqueio anulares 18 para além, não há risco de desatarraxamento do colar e cauda do pino 6.

[0068] Em outra modalidade alternativa, a característica de retenção 24 poderia compreender um rebordo ou anel elastomérico fornecido ou no furo atravessante 12 do colar 10 ou nas ranhuras de bloqueio 18 da cauda do pino 6.

[0069] Em modalidades alternativas uma ranhura de tração tendo um perfil diferente, por exemplo, sendo apenas constituída das duas seções afiladas 26 e 30, e não tendo uma raiz de ranhura paralela 28, isto é, uma raiz de ranhura que tem uma área de seção transversal constante ao longo de seu comprimento, pode ser fornecida. Um exemplo de uma ranhura de tração 20" que tem uma forma alternativa está mostrado na figura 2a. De maneira similar, a conformação, perfil e forma da pinça da ferramenta de instalação 102 pode também diferir. Mais especificamente, a forma da borda interna 110 da pinça 102 pode não corresponder parcialmente àquela da ranhura de tração 20. Contudo, o contato ainda será feito entre a borda interna 110 da pinça 102 e uma porção afilada da ranhura de tração.

[0070] A porção extrema 80 da cauda do pino 6 como discutido acima, é plana com uma área de seção transversal constante ao longo de seu comprimento. Contudo, a porção extrema 80 pode ter um perfil diferente, tal como uma porção extrema alternativa 80" mostrada na figura 2a que inclui duas porções afiladas 82 e 84 e uma porção plana mais curta 86 entre as porções afiladas 82 e 84.

[0071] Como mostrado na porção extrema alternativa da figura 2b, a cauda do pino 6 pode incluir uma porção escalonada 88 adjacente à ranhura de tração 20"' no sentido da porção extrema 80"'. A porção escalonada 88 tem uma área de seção transversal maior do que a porção extrema plana 80'''. Ela é produzida por material deslocado durante laminação da cauda do pino 6 durante fabricação; o fluxo de metal durante a conformação por laminação proporciona resistência superior da cauda do pino 6 comparada, por exemplo, a uma ranhura cortada por máquina. A porção escalonada 88 proporciona uma geometria de cauda de pino que espalha cargas e tensões de maneira efetiva, enquanto evitando peso excessivo da cauda do pino.

[0072] A porção escalonada 88 proporciona de maneira efetiva uma superfície adicional 90 em adição à superfície de contato da ranhura de tração 20''' para contato com a borda interna 110 da pinça 102, com isto provendo reforço localizado da cauda do pino na instalação, devido à área de seção transversal maior da superfície sobre a qual a ferramenta de instalação contata.

[0073] Embora a modalidade descrita acima tenha uma ondulação fornecida na face extrema da cauda do pino do parafuso de bloqueio que é engatada por um êmbolo fornecido na ferramenta de instalação, na modalidade alternativa mostrada na figura 17 a ondulação e o êmbolo não estão presentes. A figura 17 ilustra uma ferramenta engatando um parafuso de bloqueio, onde o eixo longitudinal do parafuso de bloqueio está desalinhado com aquele da ferramenta. Devido à profundidade da única ranhura de tração 20 a ferramenta e o parafuso de bloqueio são mantidos em engate a despeito do deslocamento angular. O alinhamento anular do parafuso de bloqueio 2 em relação à ferramenta é corrigido na atuação da ferramenta 100.

[0074] Uma modalidade alternativa do parafuso de bloqueio de acordo com a presente invenção inclui meio de indicação de estampagem. No exemplo das figuras 5d até 5f, o meio de indicação de estampagem completa compreende projeções 58 fornecidas em uma superfície exterior 18' de um flange 11 do colar 10'. Na instalação de um parafuso de bloqueio, uma vez que a porção bigorna 112 da ferramenta de instalação 100 tenha alcançado as projeções 58, as projeções 58 são feitas serem deformadas no mínimo parcialmente

[0075] As projeções 58 não serão comprimidas até que a porção bigorna 112 tenha alcançado um ponto tal que o colar 10' tenha sido completamente estampado sobre a cauda do pino 6. Consequentemente, quando a ferramenta de instalação 100 é retirada do parafuso de bloqueio, o operador pode verificar que as projeções 58 tenham sido comprimidas no mínimo parcialmente, com isto confirmando estampagem completa do colar 10' sobre a cauda do pino 6. As figuras 18a até 18c mostram o colar das figuras 5d até 5f depois da instalação (o pino do parafuso de bloqueio e a peça de trabalho para o interior da qual o parafuso de bloqueio é instalado foram removidas para clareza). Projeções 58 foram parcialmente deformadas pela porção bigorna 112. Uma vez que três projeções 58 são fornecidas a iguais distâncias ao redor do colar 10', o operador pode confirmar que o colar 10' foi completamente estampado sobre a cauda do pino 6 ao redor de toda a circunferência do colar 10'.

[0076] Em uma modalidade alternativa como mostrado nas figuras 19a até 19c, o meio de indicação de estampagem completa, compreender uma ou mais projeções 60 fornecida sobre uma face extrema 59 da porção bigorna 112' da ferramenta, onde as projeções 60 são situadas tal que quando o colar 10 tenha sido completamente estampado sobre a cauda do pino 6 as projeções 60 são feitas comprimir para o interior da superfície exterior 18 do flange 11 do colar 10, para com isto indicar, na remoção da ferramenta de instalação 100 do parafuso de bloqueio, que o colar 10 foi completamente estampado sobre a cauda do pino 6. Novamente, uma vez que três saliências igualmente espaçadas 60 são fornecidas, o operador pode confirmar que o colar 10 foi completamente estampado sobre a cauda do pino 6 ao redor de toda a circunferência do colar 10.

Claims

1. Parafuso de bloqueio (2, 2’), compreendendo um colar (10, 10’) e um pino (4); o dito pino (4) compreendendo uma cabeça de pino (8) e uma cauda de pino (6, 6’) adaptadas para serem inseridas através de orifícios (120, 122) alinhados em membros da peça de trabalho (130, 140); a dita cauda de pino (6, 6’) compreendendo: uma porção de bloqueio (36) compreendendo ranhuras de bloqueio (18), e apenas uma única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”), a única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) sendo provida entre a porção de bloqueio (36) e uma face de extremidade (22) daquela cauda do pino (6, 6’) afastada da cabeça de pino (8), e uma porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”) provida entre a ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e aquela face de extremidade (22); o colar (10, 10’) sendo adaptado para ser encaixado nas ranhuras de bloqueio (18) e estampada nas ranhuras de bloqueio (18), aquele parafuso de bloqueio (2, 2’) sendo caracterizado pelo fato de que: aquela única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) inclui uma primeira seção afilada (26, 26”), uma segunda seção afilada (30, 30’) e uma porção plana entre aquela primeira seção afilada (26, 26’, 26”, 26’”) e aquela segunda seção afilada (30, 30’), uma das seções afiladas (26, 26’, 30, 30’) da única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) provendo uma superfície de contato; e aquele colar (10, 10’) inclui um meio de indicação de estampagem total compreendendo uma ou mais projeções aproximadamente retangulares (58) providas em um flange (11) do colar (10, 10’), aquela(s) uma ou mais projeções (58) se estendendo radialmente para fora ao longo de uma superfície do flange (11).

2. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento combinado da única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e da porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”) é menor do que a porção de bloqueio (36), e possui um diâmetro máximo (T) que é menor do que um diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36).

3. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro mínimo (G) da única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e o diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36) está dentro da faixa de 0,50 a 0,78.

4. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre o diâmetro máximo (T) da porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”) e o diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36) está dentro da faixa de 0,7 a 1,0.

5. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre o comprimento total (L) da cauda de pino (6, 6’), pela qual a única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e a porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”) se estende, e o diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36), está dentro da faixa de 0,7 a 1,2.

6. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre o comprimento (M) da cauda de pino (6, 6’), pela qual a única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) se estende, e o diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36), está dentro da faixa de 0,3 a 0,7.

7. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre o comprimento (N) da cauda de pino (6, 6’), pela qual a porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”) se estende, e o diâmetro máximo (D) da porção de bloqueio (36), está dentro da faixa de 0,26 a 0,5.

8. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção plana da única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) tem uma área de seção transversal constante ao longo do seu comprimento.

9. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma característica de retenção (24) para reter o colar (10, 10’) em uma posição de montagem inicial sobre o pino (4).

10. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a característica de retenção (24) compreende uma rosca de parafuso helicoidal (54) provida em uma seção daquela porção de bloqueio (36) adjacente à única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”), e pelo menos uma rosca de parafuso correspondente, hélice ou patilha provida no furo atravessante (12) do colar (10, 10’), para o interior do qual a rosca de parafuso helicoidal (54) provida na porção de bloqueio (36) engata.

11. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a característica de retenção (24) compreende uma fenda rasa axial (56) ou plano provida(o) na cauda de pino (6, 6’), que permite que uma patilha provida no furo atravessante (12) do colar (10, 10’) passe para baixo para uma primeira ranhura de bloqueio (18) da porção de bloqueio (36), para o interior da qual a patilha de colar possa ser girada para engatar, em um movimento de “empurrar-e-torcer”.

12. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a característica de retenção (24) compreende um rebordo ou anel elastomérico, desde que seja tanto no furo atravessante (12) do colar (10, 10’) ou nas ranhuras de bloqueio (18) da cauda de pino (6, 6’).

13. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a cauda de pino (6, 6’) incluir ainda uma porção escalonada (88) adjacente à única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e entre a única ranhura de tração (20, 20’, 20”, 20’”) e a face de extremidade (22) da cauda de pino (6, 6’) afastada da cabeça de pino (8), em que aquela porção escalonada (88) possui uma área de seção transversal maior do que aquela da porção de extremidade (80, 80’, 80”, 80’”).

14. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender adicionalmente uma porção plana (14) entre a cabeça de pino (8) e a porção de bloqueio (36), em que a razão do comprimento da porção plana (14) para o comprimento da porção de bloqueio (36) está na faixa de 0,62 a 1,27 para pinos (4) de um comprimento capaz de fixar uma espessura de junta total de pelo menos três vezes o diâmetro do pino nominal.

15. Parafuso de bloqueio (2, 2’) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aquela(s) uma ou mais projeções (58) são configuradas para pelo menos parcialmente deformar ou romper sob a força de uma porção de bigorna (112) de uma ferramenta de instalação (100).