BRPI0313586B1 - sistema de fixação que inclui um prendedor de duas peças para prender uma pluralidade de peças a trabalhar - Google Patents

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Abstract

"prendedores de estampa tipo tração com mandril removível". a presente invenção refere-se a um prendedor de estampa do tipo tração que inclui um pino e um colar adaptado para ser estampado em uma porção de travamento na espiga de pino e com um mandril removível sendo rosqueadamente fixável em uma cavidade de tração na extremidade da espiga de pino, o mandril adaptado para ser agarrado por uma ferramenta de instalação para a aplicação de uma relativa força axial entre o pino e colar para estampar o colar na porção de travamento, o mandril sendo desengatável da ferramenta e removível da cavidade de tração.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE FIXAÇÃO QUE INCLUI UM PRENDEDOR DE DUAS PEÇAS PARA PRENDER UMA PLURALIDADE DE PEÇAS A TRABALHAR".
[001] A presente invenção refere-se a prendedores de estampa tipo tração nos quais um colar é estampado nas ranhuras de trava em um pino, em resposta a uma relativa força axial entre o pino e o colar.
[002] A presente invenção refere-se a um sistema de fixação para prendedores de estampa tipo tração que incluem um pino e um colar, o colar adaptado para ser estampado no pino com um mandril re-movivelmente preso na espiga do pino e adaptado para ser agarrado por uma ferramenta de instalação para a aplicação da relativa força de tração axial exigida entre o pino e o colar para estampar o colar.
[003] A presente invenção refere-se a prendedores ou parafusos de retenção tipo estampa de duas peças geralmente do tipo ilustrado na Patente Norte-americana No. 2.531.048, para L. Huck, emitida em 21 de novembro de 1950, e na Patente Norte-americana No. 3.215.024, para Brilmyer e outros, emitida em 2 de novembro de 1965; há inúmeras outras variações de prendedores tipo estampa, tal como, ilustrado na Patente Norte-americana No. 3.915.053, para J. Ruhl, emitida em 28 de outubro de 1975, na Patente Norte-americana No. 4.472.096, para J. Ruhl e R. Dixon, emitida em 18 de setembro de 1984, e na Patente Norte-americana No. 5.090.852, para R. Dixon, emitida em 25 de fevereiro de 1992.
[004] Um típico prendedor tipo estampa inclui um pino e um colar com a espiga do pino apresentando uma porção de travamento com ranhuras de trava e, com o tipo tração, a espiga do pino terminando com uma porção de tração com ranhuras de tração. As ranhuras de tração são adaptadas para serem agarradas com o emparelhamento dos dentes nos mordentes do mandril de uma ferramenta de instala- ção que apresenta uma bigorna de estampa adaptada para engatar o colar, por meio do que uma relativa força axial pode ser aplicada entre o pino e o colar para prender as peças a trabalhar entre si sob uma força de sujeição pré-selecionada. À medida que a relativa força axial aumenta para prover a força de sujeição desejada, a instalação é completada à proporção que uma magnitude de relativa força axial é conseguida para mover a bigorna sobre o colar para estampá-lo nas ranhuras de trava. Aqui, a relativa força axial é uma carga de tração no pino através dos mordentes do mandril e uma carga compressiva no colar através da bigorna de estampa da ferramenta.
[005] Nos prendedores de estampa tipo tração, a porção de tração é tipicamente conectada à porção de ranhura de trava por uma ranhura instável de resistência reduzida que é adaptada para fraturar em uma magnitude pré-selecionada de força axial ou de tração maior do que aquela exigida para estampar o colar, por meio do que a porção de tração, ou a cauda do pino, será separada da espiga do pino e descartada depois do término da estampagem. Vide as patentes citadas acima.
[006] Além disso, os prendedores que incluem pinos apresentando ranhuras de tração em uma cauda de pino separável, a ranhura instável tem também que ter uma resistência suficiente para suportar a carga de tração elevada para estampagem e as ranhuras de tração têm que ter uma resistência similarmente suficiente para aceitar a relativa carga de tração axial aplicada pelos dentes engatados dos mordentes do mandril na ferramenta de instalação. Esta rotina exige que a porção de tração tenha um diâmetro relativamente grande, de modo a ter material suficiente para prover o tamanho e a resistência necessários para a ranhura instável e também para inibir a fratura das ranhuras de tração no lugar da ranhura instável. Nas aplicações aeroespaciais, os prendedores são formados mais freqüentemente de um materi- al de alta resistência e de peso leve que pode ter um custo um tanto alto. Assim, a cauda de pino separável aumenta o custo total de cada prendedor. Certos sistemas foram desenvolvidos para prendedores de estampa tipo tração nos quais o pino é agarrado externamente e/ou internamente por um membro rosqueado da ferramenta de instalação. Tais sistemas são mostrados na Patente Norte-americana No. 5.315.755, para Fulbright e outros, emitida em 31 de maio de 1994, e na Patente Norte-americana No. 6.233.802, para Fulbright, emitida em 22 de maio de 2001.
[007] Na presente invenção, um mandril removível e reutilizável é provido para ser rosqueadamente preso em uma cavidade de tração na extremidade da espiga de pino e para ser agarrado pela ferramenta de instalação para a aplicação da relativa força de tração axial para estampagem. No final da estampagem, o mandril pode ser rosqueadamente removido da cavidade de tração e reutilizado, reduzindo assim o custo total do prendedor. Além disso, não haverá qualquer detrito, tal como, causado pela cauda de pino separável depois da fratura.
[008] Há também aplicações nas quais o prendedor deve ser instalado nas aberturas da peça a trabalhar com um ajuste por interferência. Dependendo de toda a espessura das peças a trabalhar, isto podería também exigir uma cauda de pino separável de um comprimento um tanto maior para facilitar o agarre inicial pela ferramenta de instalação para direcionar o pino para as aberturas. Aqui, o mandril removível e reutilizável pode ser formado de um comprimento para acomodar tais aplicações com custos extras mínimos para o usuário.
[009] Com prendedores tipo estampa, o colar é radialmente comprimido nas ranhuras de trava na espiga do pino. Isto não propõe qualquer problema com a construção rotineira com a cauda de pino separável. Entretanto, com o uso de um mandril removível, a extremidade externa da espiga do pino com as ranhuras de trava é formada com uma cavidade de tração rosqueada na qual é presa uma porção rosqueada do mandril. Esta porção da espiga do pino terá menos resistência ao carregamento compressivo à medida que o colar é estampado na mesma, podendo resultar em distorção e/ou emperramen-to da porção rosqueada do mandril na cavidade de tração rosqueada. Uma opção seria a de simplesmente encompridar essa parte da espiga do pino, de tal modo que o orifício rosqueado ficasse substancialmente além do colar e substancialmente não em linha com a porção do colar que é estampado. Isto, entretanto, deixaria o prendedor instalado um tanto mais pesado do que o prendedor comparável com a cauda de pino separável, acrescentando também um certo custo ao pino.
[0010] Na presente invenção, é provida uma combinação exclusiva na qual a porção de ranhura de trava da espiga do pino para uso com o material removível tem substancialmente o mesmo comprimento que aquele para a espiga do pino com a cauda de pino separável. Na presente invenção, contudo, a porção de ranhura de trava é provida com uma configuração exclusiva para permitir a estampagem do colar em cargas de estampagem mais baixas e ao mesmo tempo para intensificar a resistência ao carregamento compressivo na extremidade externa da espiga do pino e, portanto, para impedir a distorção da cavidade de tração rosqueada durante a estampa do colar. Além disso, o colar é também construído para ajudar na redução na estampa carregada. Isto é equilibrado com uma cavidade de tração rosqueada formada para maximizar a resistência da porção de tração do mandril e das roscas da cavidade de tração enquanto intensifica a resistência ao carregamento compressivo. Ao mesmo tempo, em uma forma da presente invenção, são providas construções de colar exclusivas, nas quais a porção externa da espiga do colar é construída para ser efetivamente estampada em uma carga reduzida e com uma força menos compres- siva na espiga do pino, especialmente na área da cavidade de tração. Além disso, o restante da espiga do colar é também construído em combinação com as ranhuras de trava a serem estampadas em uma carga reduzida. Estas características são providas, entretanto, sem substancialmente qualquer redução em toda a resistência do prende-dor estampado com relação à parte contrária com a cauda de pino separável. Além disso, a construção é otimizada, de tal modo que o tamanho e o peso do prendedor instalado sejam substancialmente iguais à forma existente com uma cauda de pino separável. Exemplos de prendedores tipo baixa carga de estampagem de diferentes construções são mostrados na Patente Norte-americana No. 6.325.582, para Sadri e outros, emitida em 4 de dezembro de 2001, e na patente '802 citada acima.
[0011] Deve ser notado que prendedores aeroespaciais são usados para prender peças metálicas a trabalhar e também peças a trabalhar formadas de material composto de peso leve. Com aplicações de material composto, certos elementos do prendedor são especificamente projetados para proverem distribuição substancial das cargas aplicadas para impedir a deslaminação localizada do material.
[0012] Também deve ser notado que com o prendedor tipo tração, no qual o pino apresenta uma cauda de pino separável, com a fratura da ranhura instável, haverá rotineiramente uma certa quantidade de ruído criado e alguma carga de choque para o operador e para a estrutura que é presa. Isto pode ser significativo com peças a trabalhar de materiais compostos, onde pode ocorrer a deslaminação originária de cargas de choque excessivas. Estas se encontram totalmente ausentes do prendedor da presente invenção com a cauda de pino removível.
[0013] É comum nas aplicações aeroespaciais utilizar os prendedores tipo estampa para diversos tipos de aplicações de carga nas jun- tas presas pelos prendedores tipo estampa. Nestes casos, pode ser usado um pino de diâmetro uniforme. Entretanto, dependendo do tipo de aplicação de carga, podem ser usados colares de diferentes materiais com diferentes características de resistência. Tais aplicações podem usar colares de materiais de alta resistência, tal como, titânio ou aço de liga, e também colares de materiais de resistência mais baixa, tal como, alumínio, com pinos de mesmo diâmetro apresentando diferentes ranhuras de trava para diferentes materiais de colar. A presente invenção apresenta um desenho de pino exclusivo por meio do qual um pino de uma construção comum pode ser usado para diferentes aplicações com colares de materiais de diferentes resistências. Sob esse aspecto, a construção da porção de ranhura de trava do pino pode ser parcialmente otimizada para um colar de um material enquanto adaptado para uso em várias aplicações de carga e também para uso com colares de diferentes materiais, conforme notado.
[0014] Por isso, é um objetivo da presente invenção o de prover um prendedor de estampa tipo tração apresentando um mandril removível e reutilizável adaptado para ser agarrado para tração.
[0015] É outro objetivo da presente invenção o de prover um prendedor de estampa tipo tração apresentando um mandril removível ros-queadamente preso em uma cavidade de tração rosqueada na extremidade da espiga do pino substancialmente em linha com a porção de ranhura de trava do pino na qual o colar será estampado e apresentará uma construção exclusiva para reduzir a carga de estampagem e, portanto, a magnitude de esforço compressivo durante a estampagem.
[0016] Ainda outro objetivo é o de prover um prendedor de estampa tipo tração que inclui um pino e um colar e que utiliza um mandril removível com uma construção de conexão entre o pino e o mandril e incluindo um colar tipo estampa inferior e uma estrutura de ranhura de trava exclusiva, por meio do que o tamanho total, o peso e a resistên- cia do prendedor instalado serão comparáveis ao tipo com a cauda de pino separável.
[0017] Outro objetivo da presente invenção é o de prover um prendedor de estampa tipo tração que inclui um pino e um colar e que utiliza um mandril removível com uma construção de conexão entre o pino e o mandril e com o pino apresentando uma seção de ranhura de trava exclusiva, por meio do que um pino de um tamanho e construção comuns possa ser usado com colares de materiais de diferentes resistências para diferentes aplicações de carga.
[0018] É um objetivo geral da presente invenção o de prover um prendedor de estampa tipo tração que inclui um pino e um colar que utiliza um mandril removível e reutilizável com uma construção de conexão entre o pino e o mandril.
[0019] Áreas adicionais de aplicabilidade da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada provida adiante. Deve ser entendido que a descrição detalhada e os exemplos específicos, enquanto indicam a concretização preferida da invenção, se destinam para fins de ilustração apenas e não se destinam a limitar o escopo da invenção.
[0020] A presente invenção se tornará mais completamente entendida a partir da descrição detalhada e dos desenhos anexos, nos quais: [0021] A Figura 1 é uma vista em elevação lateral de um pino para um prendedor de estampa tipo tração com uma parte da porção de espiga de trava na extremidade externa da espiga do pino rompida para mostrar uma cavidade de tração rosqueada.
[0022] A Figura 1a é uma vista ampliada da extremidade da espiga de pino do pino na Figura 1, tomada no círculo 1a descrevendo a porção de espiga de trava com a cavidade de tração rosqueada.
[0023] A Figura 1b é uma vista ampliada de uma ranhura de trava da porção de espiga de trava do pino das Figuras 1 e 1a, tomada no círculo 1b na Figura 1a.
[0024] A Figura 2 é uma vista em elevação lateral de um mandril adaptado para ser removível mente preso à cavidade de tração ros-queada do pino da Figura 1.
[0025] A Figura 3 é uma vista em elevação de extremidade de uma forma de um colar a ser estampado nas ranhuras de trava na porção de espiga de trava do pino da Figura 1.
[0026] A Figura 4 é uma vista em seção longitudinal do colar da Figura 3, tomada na direção das setas 4-4 na Figura 3.
[0027] A Figura 5 é uma vista em elevação, uma vista de montagem que mostra o prendedor pré-montado em um par de peças a trabalhar a serem presas entre si antes da instalação com as peças a trabalhar mostradas em seção com o mandril removível da Figura 2 preso ao pino da Figura 1 e com o colar das Figuras 3 e 4 mostrado em seção no lugar no pino antes da estampagem.
[0028] A Figura 5a é uma vista em seção fragmentária de uma bigorna de estampa para estampar o colar na porção de trava do pino.
[0029] A Figura 6a é uma vista ampliada da porção de espiga de trava similar à vista na Figura 1a do pino na Figura 1 que descreve a porção de espiga de trava com a cavidade de tração rosqueada para um pino de diâmetro maior.
[0030] A Figura 6b é uma vista ampliada de uma ranhura de trava da porção de espiga de trava do pino da Figura 6a e similar àquela da Figura 1b e tomada no círculo 6b na Figura 6.
[0031] A Figura 7 é uma vista em elevação de extremidade de outra forma de um colar a ser estampado nas ranhuras de trava na espiga de pino do pino da Figura 6.
[0032] A Figura 8 é uma vista em seção longitudinal do colar da Figura 7, tomada na direção das setas 8-8 na Figura 7.
[0033] E a Figura 9 é uma vista em seção longitudinal de um colar de extremidade dupla que apresenta uma configuração escalonada em ambas as extremidades similar à configuração escalonada do colar das Figuras 3 e 4.
[0034] A seguinte descrição das concretizações preferidas é meramente exemplificativa, por natureza, e não se destina absolutamente a limitar a invenção, sua aplicação ou usos.
[0035] Olhando agora para as Figuras 1-5, um prendedor de estampa tipo tração 10 é mostrado (vide Figura 5) e inclui um membro de pino 12 e um colar tubular 14. O membro de pino 12 apresenta uma espiga alongada 15 que é adaptada para se estender através de aberturas ou orifícios alinhados 16 e 17 em um par de peças a trabalhar 18 e 20, respectivamente, a serem presas entre si. Vide as Figuras 1 e 5. Uma cabeça saliente ampliada 22, em uma extremidade da espiga 15, engata a superfície lateral traseira 23 da peça a trabalhar 18. A espiga de pino 15 apresenta uma porção de espiga cilíndrica lisa e reta 24 adjacente à cabeça 22 que é adaptada para ser recebida dentro dos orifícios alinhados 16 e 17. Deve ser entendido que, em algumas instalações, os orifícios 16 e 17 podem ser formados de um tamanho com relação à porção de espiga reta 24 para prover um ajuste por interferência ou um ajuste por afastamento desejado. Seguindo a porção de espiga reta 24 está uma porção de espiga de trava 25 que apresenta uma pluralidade de ranhuras de trava anulares que se estende circun-ferencialmente 26 separada por cristas ou ressaltos 38. Estas são mostradas como cristas 38a-38g nos desenhos por uma razão a ser descrita. Uma porção de transição anular arqueadamente cônica 28 conecta de modo suave a porção de espiga de trava 25 com a porção de espiga reta 24. Uma cavidade de tração rosqueada 29 é localizada na extremidade externa da porção de espiga de trava 25. Deve ser entendido que, em todas as aplicações, as cristas ou os ressaltos 38 com ranhuras de trava 26 terão um diâmetro de crista Du menor do que o diâmetro Ds da porção de espiga reta 24 para o afastamento com os orifícios 16 e 17.
[0036] Olhando agora para a Figura 2, um mandril removível 30 inclui uma porção de espiga de tração 32 que apresenta uma pluralidade de ranhuras de tração anulares 34. Uma porção de haste de conexão rosqueada de diâmetro reduzido 36 é localizada em uma extremidade do mandril 30 e é ligada à porção de espiga de tração 32 por um apoio anular liso 39. A porção de haste de conexão 36 apresenta uma pluralidade de roscas helicoidais 37 adaptadas para serem ros-queadamente engatadas com a cavidade de tração rosqueada 29 para conectar o mandril removível 30 à espiga de pino 15. As ranhuras de tração 34 do mandril removível 30 são de um tipo substancialmente similar às ranhuras de tração convencionais em uma cauda de pino frangível e são adaptadas para serem agarradas por uma ferramenta de instalação de uma construção geralmente convencional e que é acionável para ajustar o prendedor 10.
[0037] Olhando agora para as Figuras 3-5, o colar 14 é um tipo flangeado e inclui um flange de diâmetro ampliado 40 com uma espiga cilíndrica 42 e um orifício atravessante geralmente uniforme 44 de um diâmetro ID. A espiga do colar 42 tem uma configuração escalonada cilíndrica que atende a uma finalidade a ser descrita. Uma porção de espiga interna 46 tem um diâmetro externo OD e uma espessura de parede geralmente uniforme t. Uma porção de espiga de extremidade 48 é provida com uma superfície externa radialmente escalonada para dentro resultando em uma espessura de parede reduzida t' à medida que a superfície externa da espiga do colar 42 é escalonada com relação a um diâmetro ligeiramente menor OD'. Sob esse aspecto, a transição na superfície externa na redução no diâmetro OD para OD' é feita com uma seção de transição cônica 51 que é inclinada em um ân- guio A. A magnitude da inclinação A é selecionada para facilitar o movimento da cavidade da bigorna de estampa da ferramenta de instalação à medida que ela se move do engate estampado da porção de espiga de extremidade de espessura menor 48 para a porção de espiga interna de espessura maior 46.
[0038] O colar flangeado 14 é adaptado para ser localizado sobre a espiga de pino 15 e, com as peças a trabalhar 18, 20 tracionadas entre si, terá a espiga do colar 42 em alinhamento radial com as espigas confrontantes das ranhuras de trava 26 e das cristas 38. Vide Figura 5. Ao mesmo tempo, o flange 40 estará em engate com a superfície externa 52 da peça a trabalhar 20.
[0039] Conforme anteriormente notado, é comum que prendedo-res, tal como, o prendedor 10, sejam usados para prender peças a trabalhar, tais como as peças a trabalhar 18 e 20, que são formadas de um material composto. Aqui, a área do flange de colar 40 que engata a superfície de peça a trabalhar externa 52 e a área da cabeça do pino 22 que engata a superfície de peça a trabalhar interna 23 são selecionadas para proverem uma distribuição suficiente das cargas aplicadas para impedir a deslaminação das superfícies da peça a trabalhar engatadas onde as peças a trabalhar 18 e 20 são formadas de um material composto. Entretanto, as características da presente invenção são igualmente aplicáveis para prender peças a trabalhar metálicas com uma cabeça de pino diferente da cabeça de pino 22 e com variações no colar, tal como, o uso de colares de extremidade dupla sem qualquer flange, tal como, o flange 40. Tais colares, entretanto, apresentariam, de outra maneira, uma construção similar àquela conforme mostrado nas Figuras 3 e 4 e conforme mostrado nas Figuras 7 e 8. Um exemplo de um colar de extremidade dupla é mostrado na Figura 9 e será descrito adiante.
[0040] É notado que as peças a trabalhar 18 e 20 apresentam uma espessura combinada ta que define um agarre máximo do prendedor 10. O prendedor 10, contudo, pode ser empregado sobre uma faixa de agarre predeterminada que varia das peças a trabalhar 18 e 20 apresentando uma espessura total mínima ta' a uma espessura total máxima ta. Isto é geralmente mostrado na Figura 5. Agora, para instalar o prendedor 10, o membro de pino 12 com o mandril removível 30 conectado é inserido nas aberturas 16 e 17 das peças a trabalhar 18 e 20, respectivamente. Agora, o colar 14 é colocado sobre o mandril 30 e sobre a espiga de pino 15 em linha com as ranhuras de trava 26.
[0041] Em uma aplicação onde há um ajuste por interferência entre a porção de espiga lisa 24 e as aberturas da peça a trabalhar 16 e 17, a porção de espiga de tração 32 do mandril removível 30 será construída para estender pelo menos parcialmente além da superfície de peça a trabalhar externa 52. A extensão da porção de espiga de tração 32 do mandril 30 é assim ajustada para ser suficiente para ser agarrada por uma ferramenta de instalação. A espiga de pino 15 pode ser então tracionada com a porção de espiga lisa 24 sendo movida para as aberturas 16 e 17 até que a cabeça do pino 22 engate a superfície lateral traseira 23 da peça a trabalhar 18. A ferramenta de instalação é então removida e o colar 14 é colocado sobre o mandril 30 e na espiga de pino 15 em linha com as ranhuras de trava 26 da porção de espiga de trava 25. Agora, a ferramenta de instalação pode ser re-aplicada ao prendedor 10 com o mandril removível conectado 30 agarrado pelos mordentes da ferramenta e a relativa carga axial aplicada para estampar a espiga de colar 42 nas ranhuras de trava 26. Sob esse aspecto, deve ser notado que as aplicações de ajuste por interferência são principalmente executadas com as peças a trabalhar 18, 20 formadas de materiais metálicos do que de materiais compostos. Também, em tais casos, um colar de extremidade dupla, tal como, o colar da Figura 9 seria mais provavelmente usado.
[0042] Sob esse aspecto, em uma forma da invenção, os mandris 30 de diferentes comprimentos serão formados para as diferentes condições. Na situação de ajuste por não-interferência, tal como, na Figura 5, o mandril 30 será formado de um comprimento mínimo. Para situações de ajuste por interferência, podem ser formados os mandris 30 de dois comprimentos mais longos. Um comprimento do mandril 30 seria para uso nas condições de ajuste por interferência, onde a espessura combinada ta das peças a trabalhar 18 e 20 irá variar sobre uma faixa substancial para diferentes aplicações de uma espessura total mínima a uma espessura total de extensão média. Um segundo mandril 30 de um comprimento mais longo será usado para as condições de ajuste por interferência de uma espessura de extensão média a uma espessura máxima. Isto irá promover a eficiência e a conveniência de uso enquanto proporciona um sistema econômico total. É, naturalmente, entendido que as variações acima se destinam a faixas de espessura independentes e maiores do que a faixa de agarre, isto é ta a ta', de um prendedor específico 10. Assim, o comprimento da porção de espiga reta 24 do pino 12 será variado para acomodar tais mudanças em todas as espessuras.
[0043] Com o acionamento da ferramenta de instalação, uma relativa força axial é aplicada entre o pino 12 e o colar 14 por meio do agarre do engate de tração dos mordentes com as ranhuras de tração 34 e do engate compressivo da bigorna de estampa com a porção de espiga de extremidade 48 na extremidade externa da espiga de colar 42.
[0044] Olhando agora para a Figura 5a, uma bigorna de estampa 43 é geralmente mostrada e inclui uma cavidade de estampa 45 que apresenta uma porção de garganta de estampagem anular arqueada-mente formada 47 que tem um diâmetro Da que é menor do que o diâmetro OD' da porção de espiga de extremidade 48. A porção de espi- ga de extremidade 48 juntamente com a porção de garganta arqueada 47 da cavidade de estampa 45 confere uma magnitude predeterminada de resistência ou refreamento a partir do início da estampagem ou retenção nas ranhuras de trava 26, por meio do que as peças a trabalhar 18 e 20 serão inicialmente tracionadas entre si sob uma carga de sujeição pré-selecionada. A magnitude do refreamento é um tanto menor do que aquela dos prendedores de estampa tipo tração convencionais, mas ainda com a carga de refreamento inicial para fechar uma brecha entre as peças a trabalhar 18 e 20 sem retenção sendo adequada. À medida que a relativa força axial é aumentada, a porção de garganta 47 da cavidade de estampa 45 é movida axialmente para radialmente comprimir a porção de espiga de extremidade 48 de espessura reduzida t' e então para radialmente sobreengatar a porção de espiga interna 46 de espessura t, por meio do que a espiga de colar 42 é estampada radialmente para dentro para as ranhuras de trava 26 do pino 12. Com o término da estampagem e com o acionamento adicional da ferramenta, um membro ejetor de colar da ferramenta será pressionado axialmente para frente para engatar a porção de espiga de extremidade externa 48 da espiga de colar 42 do colar estampado 14 e ejetá-la da cavidade de estampa 45 da bigorna de estampa 43, completando assim a instalação. Ao mesmo tempo, o mandril 30 será liberado de uma ferramenta de instalação tipo auto-ejetora. Tais ferramentas são bem conhecidas na técnica. Um exemplo de uma ferramenta auto-ejetora pode ser visto na Patente Norte-americana No. 5.519.926, para Rosie, emitida em 28 de maio de 1996. Agora, o mandril 30 pode ser prontamente removido do pino 12 e com o simples de-satarraxamento da porção de haste de conexão rosqueada 36 da cavidade de tração rosqueada 29. Sob esse aspecto, o mandril 30 apresenta uma seção de agarre hexagonalmente formada 54 que é localizada na extremidade oposta da porção de espiga de tração 32. Isto facilita o agarre por meio de uma ferramenta, se necessário, para facilitar o desatarraxamento da porção de haste 36 da cavidade de tração 29. Deve ser entendido que outros contornos irregulares poderíam ser usados para a seção de agarre 54.
[0045] Olhando agora para a Figura 1a, a cavidade de tração 29 é provida com uma pluralidade de roscas de tração helicoidal 56. As roscas de tração helicoidal 56 são providas com cristas truncadas que se estendem radialmente para dentro 58 e raízes ou ranhuras que se estendem radialmente para fora 60. Tanto as cristas 58 como as raízes 60 terminam em superfícies geralmente planas com as superfícies planas das cristas 58 apresentando uma largura Wtc que é mais larga do que a largura Wtr das raízes 60. Isto confere então uma área de cisalhamento relativamente mais larga para as cristas 58 para o engate pelas roscas correspondentes da porção de haste de conexão 36. Ao mesmo tempo, a superfície plana na extremidade radialmente externa das raízes 60 confere um contorno com um diâmetro de raiz limitado para ajudar a impedir que a força compressiva seja estampada da espiga de colar 42. O mandril removível 30 pode ser de um material ferroso de alta resistência que tem uma resistência mais alta que o pino 12 e assim irá exigir uma área de cisalhamento menor através das roscas de engate 37 do que as roscas de tração internas 56. Além disso, o truncamento das cristas 58 resulta em um aumento no diâmetro de crista Dtc que permite que o diâmetro Dmr das raízes 64 das roscas da porção de haste 36 do mandril 30 seja aumentado, por meio do que a resistência e a durabilidade da porção de haste 36 e das roscas 37 serão intensificadas. Em uma forma da invenção, a largura Wtc na extremidade radialmente interna das cristas 58 das roscas de tração 56 era aproximadamente 50% mais comprida do que a largura Wtr das raízes 60 na extremidade radialmente externa. Esta estrutura confere à cavidade 29 um aumento na resistência ao cingimento em compara- ção às roscas de uma construção convencional onde a largura das cristas e das ranhuras é similar. Além disso, as roscas 56 são helicoi-dalmente formadas com o corte depois da perfuração da cavidade. Conforme cortada, a extremidade radialmente interna das cristas 58 fica relativamente achatada com flancos que se afunilam radialmente para dentro e na direção uns dos outros. Isto aumenta a largura das cristas 58 na base das raízes 60 para maximizar a resistência ao cisa-Ihamento e para reduzir a concentração de esforço durante a estam-pagem. Sob esse aspecto, a cavidade de tração 29, em sua extremidade mais interna 62, é formada com um contorno arqueado geralmente hemisférico com o diâmetro mínimo Dtc sendo substancialmente igual ao diâmetro Dtc das cristas 58. Este contorno arqueado hemisférico reduz qualquer concentração de esforço.
[0046] Dessa forma, a profundidade axial da porção rosqueada da cavidade de tração 29 é selecionada de tal modo que a porção de haste de conexão 36 venha a ficar localizada dentro da cavidade 29 com as roscas 56 da cavidade de tração 29 sendo engatadas por completo pelas roscas 37 da porção de haste 36. Sob esse aspecto, as roscas 37 na porção de haste 36 se estendem por um comprimento axial ligeiramente maior do que as roscas 56 na cavidade de tração 29. Isto irá então assegurar o engate total da rosca de cavidade 56. Sob esse aspecto, o aperto excessivo das roscas 37 na porção de haste 36 com as roscas 56 na cavidade de tração 29 e contra a extremidade interna arqueada 62 não irá danificar as roscas de porção de haste 37 uma vez que elas são de um material de resistência substancialmente mais alta do que a cavidade de tração 29 e as roscas 56. Ao mesmo tempo, a extremidade do apoio anular 39 será mantida espaçada a partir da extremidade externa da porção cônica 49, por meio do que são impedidas forças de engate excessivas. As roscas 37 na porção de haste também apresentam cristas e raízes chatas.
[0047] Conforme indicado, as ranhuras de trava 26 e as cristas 38 são também construídas em combinação com as roscas de tração he-licoidais 56 na cavidade de tração 29 para intensificar a resistência da cavidade de tração 29 ao carregamento compressivo durante a es-tampagem do colar. Além disso, elas são também construídas em conjunção com o colar 14 para proverem cargas de estampagem mais baixas da espiga de colar 42, o que resulta em uma redução no carregamento compressivo na cavidade de tração 29. Cada uma das ranhuras de trava 26 apresenta uma raiz 68. Aqui, as ranhuras de trava 26 com cristas associadas 38 são formadas com passos variados com o passo máximo P1 na primeira ranhura de trava ou ranhura de trava mais externa 26 diminuindo escalonadamente para o passo mínimo P7 na última ranhura de trava ou ranhura de trava mais interna 26. Uma das ranhuras de trava 26 em um passo intermediário P3 é mostrada na Figura 1b. Sob esse aspecto, cada uma das ranhuras de trava 26 com raízes 68 tem um contorno uniforme e uma largura total Wr. Tal contorno é mostrado na Figura 1b. Entretanto, as larguras W das cristas 38 irão variar e assim as cristas 38 serão separadamente numeradas como cristas 38a-38g e as larguras W serão separadamente designadas como Wa-Wg. Desse modo, a largura Wa da crista 38a é a largura máxima e a largura Wg da crista 38g é a largura mínima que resulta na variação no passo de P1 a P7, conforme notado. Esta variação na largura da crista confere uma maior resistência ao cisaihamen-to para as cristas 38a e 38b das referidas ranhuras de trava 26 do que para as cristas 38c-38g das ranhuras de trava 26. Sob esse aspecto, as cristas 38 apresentam superfícies radialmente externas substancialmente planas e as larguras W são separadamente designadas Wa-Wg. A área de plano de cisalhamento efetivo das cristas 38 estará geralmente a meio caminho entre a superfície radialmente externa e a raiz 68 ao longo de uma linha Ls, conforme mostrado na Figura 1b.
Isto se dá geralmente ao longo do diâmetro de passo Dp das ranhuras de trava 26. As larguras de crista Wa-Wg, contudo, são mostradas na superfície radialmente externa. Sob esse aspecto, em uma forma da invenção a largura Wa da crista 38 era em torno de duas vezes a largura Wg da crista 38g. Aqui, a largura extra das cristas 38a e 38b irá prover uma maior resistência à força radialmente compressiva na es-tampagem na extremidade aberta externa da cavidade de tração 29. Isto é significativo, uma vez que a resistência compressiva da extremidade aberta de uma cavidade apresentando uma espessura de parede uniforme é menor do que a porção interna seguinte. Além disso, o fato das roscas 56 na cavidade de tração 29 serem helicoidais também cria uma distribuição geralmente uniforme de resistência compressiva com relação às ranhuras de trava anulares 26 e às cristas 38.
[0048] As raízes 68 são uniformemente formadas e são geralmente arqueadas com um raio triplo com um diâmetro de raiz central Dr. Conforme notado, as cristas 38 são formadas com larguras de crista variadas, tais como Wa, Wb, etc. Contudo, as raízes 68 e as cristas 38 são uniformemente conectadas com os flancos dianteiros 70 que estão em um ângulo a1 que é substancialmente menor que o ângulo a2 nos flancos traseiros 72, por meio do que as ranhuras de trava 26 apresentam uma geometria uniforme. O ângulo mais agudo 1a promove uma carga de sujeição em resposta ao fluxo ou à extrusão do material de colar durante a estampagem, enquanto o ângulo mais raso a2 facilita o fluxo dianteiro do material de colar durante a estampagem. Sob esse aspecto, conforme notado, o plano de cisalhamento efetivo das cristas 38 estará geralmente a meio caminho para as raízes 68 ao longo da linha Ls, enquanto o plano de cisalhamento efetivo no material de colar estampado estará geralmente ao longo da largura Wr das raízes 68 no diâmetro de crista Du.
[0049] Sob esse aspecto, a resistência à carga de tração (SLC) do colar 14, conforme estampado nas ranhuras de trava 26, e a resistência à carga de tração (SLR) dos ressaltos ou cristas do pino 38 quanto à falha máxima no cisalhamento podem ser determinadas pela seguinte fórmula: Resistência è Carga de Tração do Colar Estampado nas Ranhuras 26 [0050] [0051] onde: [0052] Wr - largura das ranhuras 26, plano de cisalhamento do co- lar estampado (Figura 1b) [0053] Du - diâmetro das cristas 38a-38g (Figura 1) [0054] Sc é a resistência ao cisalhamento em libras por polegada quadrada do material do colar 14; e Resistência è Carga de Tração das Cristas do Pino 38 [0055] [0056] onde: [0057] Ls - comprimento da linha de passo, plano de cisalhamento das cristas 38a-38g (Figura 1b) [0058] Dp - diâmetro do passo (Figura 1b) [0059] Sp é a resistência ao cisalhamento em libras por polegada quadrada do material do pino 12.
[0060] Enquanto a resistência à carga de tração do colar estampado nas ranhuras 26 será substancialmente igual para cada ranhura, a resistência à carga de tração dos ressaltos ou cristas do pino 38 irá variar com as larguras de crista Wa-Wg. Sob esse aspecto, o comprimento Ls irá variar para cada uma das larguras de crista Wa-Wg.
[0061] Conforme notado, o pino 12 pode ser usado para prender as peças a trabalhar, tais como as peças a trabalhar 18 e 20, apresentando uma faixa de espessura total de uma espessura de agarre máxima para uma espessura de agarre mínima ta’. Conforme pode ser visto na Figura 5, na condição de espessura máxima ta, a espiga 42 do colar 14 se estenderá substancialmente de forma coextensiva para a extremidade externa da porção de espiga de travamento 25 e assim para a extremidade externa da cavidade de tração 29. Conforme indicado para um orifício de espessura de parede uniforme, a extremidade externa teria a resistência ao cingimento mais baixa e, conseqüente-mente, a menor resistência às forças radialmente compressivas. Na concretização da Figura 1, a resistência ao cingimento na extremidade externa é aumentada com a provisão da crista 38a para se ter a largura mais ampla Wa. Ao mesmo tempo, a extremidade axialmente externa da crista 38 não é provida com uma extremidade tipo ranhura de diâmetro reduzido. Aqui, a superfície de extremidade externa 49 da crista 38a é afunilada radialmente para dentro em um ângulo At a partir do diâmetro de crista Du para um diâmetro reduzido. Agora, na condição de agarre máximo da espessura total da peça a trabalhar ta (vide a Figura 5), quando a extremidade externa da porção de espira de extremidade 48 da espiga de colar 42 for estampada radialmente para dentro, ela estará inicialmente apenas parcialmente sobre a superfície de extremidade inclinada 49. Dessa forma, haverá apenas uma força e um engate compressivo radial mínimo na superfície de extremidade inclinada 49, por meio do que a distorção da extremidade externa da cavidade 29 será inibida. Ao mesmo tempo, a espessura de parede reduzida t' na extremidade externa da porção de espiga do colar 48 irá também contribuir para uma redução na força compressiva radial tanto na superfície de extremidade inclinada 49 como nas cristas 38a e 38b e também parcialmente na crista 38c. Este engate irá, naturalmente, variar um tanto sobre a faixa de agarre do prendedor. Sob esse aspecto, o comprimento axial I da superfície de extremidade inclinada 49 é selecionado para minimizar a extensão com relação a qual a cavidade de tração 29 se estende para a porção de ranhura de trava 25 coex-tensivamente com as ranhuras de trava 26 e as cristas 38a-38g. Ao mesmo tempo, a inclinação da superfície de extremidade 49 ajuda na distribuição da força compressiva aplicada pela porção de espiga de extremidade de colar 48 na estampa. Entretanto, o uso da superfície 49 também inibe a distorção enquanto permite uma redução no peso do pino 12 em comparação a uma extensão da largura da crista Wa da crista 38a no diâmetro de crista Da.
[0062] A superfície cônica 49 e a primeira crista 38a de largura máxima Wa ajudam a extremidade externa da cavidade de tração 29 a resistir às cargas compressivas nessa extremidade. Sob esse aspecto, o comprimento combinado I da superfície cônica 49 e da largura Wa da primeira crista 38a se estende axialmente de modo substancial sobre os dois primeiros passos de rosca das roscas de tração 37 na cavidade de tração 29. Isto é, aproximadamente sobre um terço das roscas de tração 37.
[0063] Conforme notado, os prendedores, tal como, o prendedor 10, são projetados par prenderem as peças a trabalhar, tais como as peças a trabalhar 18 e 20, que podem variar na espessura sobre uma faixa de agarre de uma espessura mínima ta' a uma espessura máxima ta. Naturalmente, é desejável que a faixa de agarre tenha uma espessura razoável a fim de facilitar o estoque de tamanhos menores dos pinos de prendedor 12. Aqui, os mesmos colares 14 são usados sobre a faixa de agarre. Na presente invenção, o pino 12 é projetado para ser operativo sobre uma faixa de agarra substancialmente maior que é aproximadamente o dobro, por exemplo, uma faixa de agarre tradicional de 2,69 cm (1/16"). Assim, na condição de agarre máxima, a porção de espiga de extremidade de colar de espessura reduzida 48 se estenderá relativamente sobre a superfície de extremidade inclinada 49 da porção de espiga de trava do pino 25 e poderá não encher por completo a última ranhura 26 adjacente à crista 38g.
[0064] Entretanto, na condição de agarre mínimo, a porção de es- piga de extremidade de colar 48 se encontrará mais adiante e com a porção de espiga interna do colar 46 localizada mais adiante e menos em linha com a cavidade de tração 29. Assim, a variação na largura das cristas Wa-Wg pode ser reduzida escalonadamente para aceitar a espiga de colar 42 na estampa sobre a maior faixa de agarre. Sob esse aspecto, as primeiras quatro cristas 38a-38d são providas com larguras maiores Wa-Wd para ajudar a resistir às forças compressivas na cavidade de tração 29. Ao mesmo tempo, a redução escalonada nas larguras de Wa a Wg ajuda a manter todo o comprimento da porção de espiga de ranhura de trava 25 em um mínimo.
[0065] Conforme notado, a espiga de colar 42 apresenta uma construção escalonada com a espessura de parede sendo reduzida da espessura t na porção de espiga interna 46 para uma menor espessura t' na porção de espiga de extremidade 48. Conforme pode ser visto na Figura 5, a porção de espiga de extremidade de colar 48 substancialmente cobre a extremidade externa da porção de espiga de trava 25 da espiga de pino 15 e, conseqüentemente, as ranhuras de trava externas 26 e as cristas 38a e 38b de maior largura Wa e Wb, respectivamente. Ao mesmo tempo, a largura Wr das ranhuras de trava 26 e, portanto, o volume de cada das ranhuras de trava 26 são iguais. Assim, a estrutura escalonada da espiga de colar 42 com as espessuras de parede t e t' é selecionada para prover uma força compressiva radial equilibrada na porção de espiga de trava 25 na área da cavidade de tração rosqueada 29 para inibir a distorção da cavidade 29. Pode ser visto que a orientação notada da estrutura escalonada da espiga de colar 42 com relação às ranhuras de trava 26 e à crista 38 será substancialmente mantida sobre a faixa de agarre do prendedor 10 provendo uma redução na carga da estampa.
[0066] Ao mesmo tempo, conforme será adicionalmente discutido, haverá geralmente um enchimento adequado das ranhuras de trava 26, uma vez que o volume disponível que é menor por causa do aumento nas larguras da crista Wa e Wb será parcialmente compensado pela extrusão dianteira do material de colar estampado de volume reduzido com a espessura reduzida t' na porção de espiga de extremidade 48. Desse modo, a construção escalonada da espiga de colar 42 confere um empanque de colar relativamente equilibrado nas ranhuras de trava 26 na área da cavidade de tração 29 com as cristas 38a-38e de larguras Wa-We e nas ranhuras de trava 26 além da cavidade de tração 29 com as cristas 38f e 38g de larguras Wf e Wg.
[0067] Deve ser notado que os prendedores de estampa tipo tração são usados nas inúmeras aplicações com diferentes exigências de carga nas juntas fixadas. A fim de minimizar o peso total dos prendedores que são usados, os prendedores, tal como, o prendedor 10, serão providos com pinos, tal como, o pino 12, com porções de espiga de trava, tal como, a porção de espiga de trava 25, de diversos comprimentos com diferentes números de ranhuras de trava, tais como as ranhuras de trava 26. Assim, enquanto a porção de espiga de trava 25 do pino 12, conforme mostrado, apresenta sete ranhuras de trava 26, é comum prover pinos de diâmetro igual e contorno geralmente igual entre cinco e oito ranhuras de trava. Com cada uma destas estruturas, a extremidade externa da porção de espiga de trava será equilibrada similarmente como a porção de espiga de trava 25 com as duas primeiras ranhuras de trava apresentando a mesma relação de crista-passo que as cristas 38a e 38b e a última ranhura de trava apresentando a mesma relação de crista-passo que a crista 38g e com uma superfície cônica de extremidade inclinada, tal como, a superfície 49. Ao mesmo tempo, a largura da última crista, tal como, a largura Wg da crista 38g, será a mais curta. As larguras das cristas intermediárias serão então em diferentes magnitudes escalonadas e a largura Wr das raízes será a mesma.
[0068] Agora, com tais pinos com diferentes números de ranhuras de trava 26 e, portanto, diferentes comprimentos da porção de espiga de travamento 25, o colar afim, tal como, o colar 14, apresentará uma espiga de comprimento diferente com a porção de espiga interna 46 sendo variada no comprimento e com a porção de espiga de extremidade 48 sendo também variada no comprimento. A profundidade da cavidade de tração, tal como, a cavidade 29, será ajustada para a magnitude da relativa força axial exigida para estampagem.
[0069] Em uma forma da invenção, as roscas de tração helicoidais truncadas 56 na cavidade de tração 29 e as roscas correspondentes na porção de haste de conexão 36 apresentam flancos correspondentes em uma inclinação de 30°/30° em ambos os lados.
[0070] Conforme notado, os prendedores, tal como, o prendedor 10, serão usados para diferentes aplicações de carga e, assim, os colares, tal como, o colar 14, serão providos com materiais de diferente resistência para otimizar o peso e o custo de todo o sistema. Sob esse aspecto, enquanto os pinos, tal como, o pino 12, serão de um material de resistência uniforme, os colares, tal como, o colar 14, poderão ser selecionados de materiais de diversas resistências, tal como, titânio, aço de liga e alumínio. Aqui, o colar de titânio e de aço de liga terá a maior resistência e o colar de alumínio terá o comprimento mais baixo. Em todos os casos, o pino será de um material de maior resistência, tal como, titânio, do que o colar afim.
[0071] A fim de otimizar o custo de fabricação e simplificar o estoque para o usuário final, os pinos, tal como, o pino 12, para um determinado diâmetro e determinado comprimento da porção de espiga de trava 25 terão as ranhuras de trava 26 de construção uniforme. Aqui, entretanto, a largura das raízes 68 das ranhuras de trava 26 será selecionada em parte para minimizar a carga de estampagem, quando o colar 14 for formado de material de maior resistência, tal como, titânio.
Ao mesmo tempo, a largura Wg da última crista 38g será selecionada para prover resistência suficiente para resistir à compressão na estampa, quando o colar 14 for formado de material da mais alta resistência, tal como, titânio. Também, as larguras Wa-Wd das cristas 38a-38d serão selecionadas para proverem resistência ao cingimento suficiente na área da cavidade de tração 29 para resistir à carga compres-siva, quando da estampagem do colar 14 de material mais resistente, tal como, titânio.
[0072] Os prendedores do tipo estampa têm sido usados para diferentes condições de carga aplicadas às peças a trabalhar, tais como as peças a trabalhar 18 e 20, e resistidas pelo prendedor, tal como, o prendedor 10. Estas condições de carga foram categorizadas como tensão, cisalhamento e cisalhamento/tensão. A condição do tipo tensão é essencialmente uma força que tende a separar as peças a trabalhar 18 e 20 em uma direção ao longo do eixo do prendedor 10. Uma condição tipo cisalhamento é uma combinação de carregamento tipo tensão e cisalhamento. Em cada um destes casos, é provido um componente de carga de tração no prendedor 10, e o prendedor 10 é projetado para falhar no cisalhamento através dos ressaltos de ranhura de trava e colar engatados. As cargas de tração na aplicação de tração são as mais altas, enquanto que as cargas de tração nas aplicações de carga de cisalhamento são as mais baixas com o cisalhamento/tensão no meio.
[0073] Com os prendedores tipo estampa, tem sido convencional construir pinos de material de resistência maior do que aquela do colar. Conforme notado, isto se destina a impedir danos ao pino provenientes de forças compressivas na estampagem do colar. Posteriormente, a largura da ranhura foi selecionada para ser maior do que a largura da crista com a diferença na largura selecionada para acomodar a resistência ao cisalhamento de diferentes materiais. Assim, mesmo nestes casos, os prendedores, tal como, o prendedor 10, são projetados para resistirem ao componente de tração das cargas e para ter uma resistência ao cisalhamento através dos ressaltos engatados que é geralmente de cerca de 110% do componente de carga de tração previsto. Além disso, o pino 12 e o colar 14 são projetados de tal modo que os ressaltos do colar estampado 14 falhariam primeiro em 110% da margem de carga de tração com as cristas ou os ressaltos do pino 38 destinados a falharem em 110% de carga de falha por tensão dos ressaltos no colar estampado 14.
[0074] Nos prendedores tipo estampa otimizados anteriores, cada uma das ranhuras e cristas era similarmente equilibrada. Conforme notado, entretanto, na presente invenção, as cristas 38a-g e as ranhuras 26 são projetadas para proverem resistência à carga compressiva na área da cavidade de tração 29 e às cargas de estampagem mais baixas na espiga do colar 42 especialmente nessa área. Assim, as ranhuras 26 apresentam uma largura Wr e um contorno uniforme. Dessa forma, a largura Wr para prover a estampa inferior é um tanto mais larga do que para os prendedores tipo estampa convencionais. Assim, no caso da primeira crista 38a, sua largura Wa é também mais larga do que as cristas convencionais para prover à cavidade de tração resistência às forças compressivas originárias da estampa e também para prover uma área de cisalhamento equilibrada com a área de cisalhamento pela largura de ranhura maior Wr. Esta é equilibrada com relação ao colar 14 feito do material da mais alta resistência, tal como, o titânio, que tem ainda uma resistência menor do que o pino 12. Em uma forma da invenção, a primeira crista 38a foi provida com uma largura para ter um plano de cisalhamento, Ls, de tal modo que falharia no cisalhamento em uma força de tração em torno de 115% da carga de tração na qual os ressaltos de colar estampados falhariam na ranhura de trava adjacente 26 através do plano de cisalhamento Wr.
Conforme notado, entretanto, as larguras Wb a Wg são progressivamente reduzidas no tamanho. Assim, as últimas duas ou três cristas 38e-38g de larguras reduzidas We-Wg falhariam nas cargas de tração iguais ou ligeiramente menores do que aquela da crista de colar estampado nas ranhuras de trava adjacentes 26. Conforme notado, a última crista 38g falharia em uma carga de tração um tanto menor do que a crista estampada da ranhura de trava adjacente 26. Entretanto, toda a estrutura proveria ainda os ressaltos ou cristas do pino 38a-38g com uma resistência ao cisalhamento combinada total, por meio do que os ressaltos do colar estampado nas ranhuras de trava uniformes 26 ainda falhariam no cisalhamento antes das cristas do pino 38a-38g. Sob esse aspecto, deve ser notado que as últimas cristas 38e-38g enquanto de menor resistência ao cisalhamento do que os ressaltos de colar adjacentes nas ranhuras de trava 26 podem flexionar de alguma maneira, por meio do que a carga de tração será parcialmente resistida pelos ressaltos subseqüentes 38a-38d. Esta, de certo modo, utiliza o conceito de rigidez proporcionada na patente '053 indicada acima. Além disso, deve ser notado que, em algumas situações de carregamento, a espiga de colar estampado 42 adjacente às últimas cristas do pino 38f e 38g pode dilatar ou se avolumar ligeiramente em resposta à carga de tração, por meio do que uma maior carga de tração pode ser transmitida para as cristas de pino subseqüentes 38a-38e.
[0075] Em uma forma da invenção, o membro de pino 12 é formado de uma liga de titânio, 6AI-4V, tratada por solução para uma dureza para prover uma resistência ao cisalhamento de pelo menos cerca de 95 ksi, enquanto o mandril removível 30 é formado de um aço de liga VASCO350 tratado por calor para uma dureza de cerca de Rc55-57 e apresentando uma resistência ao cisalhamento de cerca de 200 ksi. Isto confere à porção de haste 36 do mandril 30 uma maior resistência ao desgaste para intensificar seu uso contínuo e sua resistência a da- nos originários do aperto excessivo na cavidade de tração 29, conforme notado. Ao mesmo tempo, o colar 14 pode ser formado de uma liga de titânio, 3AI-2,5V, tratada por calor para ter uma resistência ao cisalhamento de cerca de 69 ksi.
[0076] Era tradicional prover um volume de material de colar em torno de 13% mais do que o exigido para encher as ranhuras de trava. Isto tendia a compensar o recuo por força de mola. Mas, mesmo aqui, a ranhura não seria enchida por completo depois da estampa. A patente Ό96 notada acima proporcionou um sistema otimizado que utiliza um excesso de empanque de cerca de 20%. Subseqüentemente, uma configuração de ranhura exclusiva relativamente rasa foi desenvolvida, conforme notado acima, na patente '852, a qual também apresentou um prendedor otimizado com cerca de 16% de excesso de empanque. Entretanto, nestes casos, as ranhuras de trava apresentam uma construção uniforme com diferentes configurações otimizadas para colares de diferentes materiais. Com o prendedor 10, entretanto, tal excesso de empanque, especialmente na área da cavidade de tração 29, podería resultar em cargas compressivas excessivas na cavidade de tração 29. Conforme notado na presente invenção, enquanto as construções de ranhura são uniformes, as cristas são variadas para acomodarem a carga compressiva aplicada sobre a cavidade de tração 29. Ao mesmo tempo, contudo, uma geometria comum de ranhura e crista é provida para cada diâmetro do pino para acomodar os colares de diferentes materiais e, conseqüentemente, de diferentes resistências. Mesmo aqui, contudo, há uma certa otimização para o colar 14 de material com mais resistência, que, conforme notado, é titânio e aço de liga. Entretanto, ainda é aplicado um fator de excesso de empanque que é variado sobre o comprimento da porção de espiga de trava 25 para acomodar as variações nas larguras Wa-Wg das cristas 38a-38g.
[0077] Em uma concretização, o volume da espiga de pino 42 foi selecionado para prover um "excesso de empanque", isto é, um volume de espiga de colar 42 para prover um volume substancialmente maior de material de colar para encher as ranhuras 26 do que elas poderíam normalmente aceitar dentro do invólucro de estampa definido pela porção de garganta 47 da cavidade de estampa 45 da bigorna 43 e pela porção confrontante da porção de espiga de trava 25 incluindo as ranhuras 26 e as cristas 38. (Vide a Figura 5). No presente sistema, em uma forma da invenção, foi considerado desejável prover um volume de material de colar que apresentasse um excesso de cerca de 1% a cerca de 15% sobre o comprimento das ranhuras de trava 26 em uma maneira a ser discutida. A percentagem de 'transbordamento' ou 'excesso de empanque' observada pode ser geralmente determinada para um comprimento finito da seção de estampa efetiva da porção de garganta de estampagem 47 (vide a Figura 5) pela relação: de transbordamento [0078] onde: [0079] Da é o diâmetro da porção de garganta 47 da bigorna de estampa 43;
[0080] OD é o diâmetro externo da porção de espiga interna 46 do colar 14 antes da estampagem;
[0081] ID é o diâmetro interno do colar 14 antes da estampagem;
[0082] Dm é o diâmetro médio das ranhuras de trava 26 com as cristas 38; e [0083] dl é considerado como sendo o comprimento finito dentro da porção de garganta 47 da bigorna de estampa 43.
[0084] Deve ser entendido que na área da porção de espiga de extremidade 48 de espessura de parede reduzida t', o diâmetro externo OD' será usado na determinação acima. Além disso, uma vez que as cristas 38a-38g variam nas larguras Wa-Wg, enquanto a largura Wr das ranhuras de trava 26 permanece constante, o diâmetro médio Dm estará constantemente mudando. Vide o GRÁFICO DE DIMENSÕES TÍPICAS. Assim, a magnitude do excesso de empanque estará também variando, conforme notado.
[0085] Em uma forma da invenção, o pino 12 e o colar 14, dos materiais notados, podem ter dimensões típicas, conforme notado, no GRÁFICO DE DIMENSÕES TÍPICAS
[0086] Nesta concretização, a porção de pescoço 47 da cavidade de estampa 45 foi configurada em combinação com a espiga de colar 42 para intensificar a ação de estampagem em uma carga reduzida com força compressiva reduzida na cavidade de tração 29, Dessa forma, a quantidade de excesso de empanque na extremidade aberta externa da cavidade de tração 29 na área da crista 38a-38c foi ajustada de cerca de 1% na crista 38a para cerca de 8% na crista 38c, enquanto o excesso de empanque na área das cristas 38d-38g foi de cerca de 9% na crista 38d a cerca de 15% na crista 38g. Pode ser visto que a magnitude baixa inicial do excesso de empanque na área das cristas 38a-38c é parcialmente um resultado da espessura de parede reduzida t' na porção de espiga de colar de extremidade 48.
[0087] Deve ser notado que a espiga de colar 42 podería ser provida com espessura variada. Assim, enquanto os colares feitos de titânio e aço de liga, de resistência similar, podem ter espigas de colar 42 substancial mente iguais, a espiga de colar 42 podería ser formada um tanto mais grossa para um colar de alumínio 14. Isto proveria um excesso de empanque maior e intensificaria a resistência de cristas do colar estampado, Ao mesmo tempo, com o alumínio tendo uma menor resistência, isto não resultaria em cargas de estampagem e de compressão excessivas na cavidade de tração 29 de um pino comum 12.
[0088] Deve ser notado que os valores dos materiais e dimensões acima são exemplificativos apenas de uma forma da invenção, podendo a invenção ser aplicada a prendedores de diferentes materiais, tamanhos e configurações.
[0089] Por exemplo, as Figuras 6a e 6b descrevem a porção de espiga de travamento para um pino de diâmetro maior do que o pino 12. As Figuras 7 e 8 descrevem um colar para uso com a porção de espiga de travamento para uso com um pino de diâmetro específico e para uma aplicação de carga específica. Assim, exceto para as diferenças estruturais notadas na seguinte discussão, o pino e o colar das Figuras 6a-8 podem ser considerados substancialmente iguais ao pino 12 das Figuras 1, 1a e 1b e ao colar 14 das Figuras 3 e 4. Assim, as discussões, a seguir, componentes e elementos semelhantes na concretização das Figuras 6a, 6b, 7 e 8 recebem as mesmas designações que os componentes e elementos similares nas Figuras 1, 1a, 1b, 3 e 4 com a adição de uma plica e, a menos que descrito de outra maneira, podem ser considerados como tendo substancialmente o mesmo tipo de estrutura.
[0090] Assim, olhando agora para as Figuras 6a e 6b, o pino 12' inclui uma cavidade de tração 29' que é provida com uma pluralidade de roscas de tração helicoidais 56'. As roscas de tração helicoidais 56' são providas com cristas truncadas que radialmente se estendem para dentro 58' e ranhuras ou raízes que se estendem radialmente para fora 60'. A cavidade de tração 29', em sua extremidade mais interna 62', é formada com um contorno arqueado geralmente hemisférico com o diâmetro mínimo Dtc' sendo substancialmente igual ao diâmetro Dtc' das cristas 58'. Este contorno arqueado hemisférico reduz qualquer concentração de esforço.
[0091] A profundidade axial da porção rosqueada da cavidade de tração 29' é selecionada de tal modo que a porção de haste de conexão, tal como, a porção de haste 36, de um mandril removível, tal como, o mandril 30, venha a ficar localizada dentro da cavidade 29' totalmente engatada com as roscas 56' da cavidade de tração 29'.
[0092] As ranhuras de trava 26' e as cristas 38' são formadas com passos variados com o passo máximo P1' na primeira ranhura de trava ou ranhura de trava mais externa 26' e a crista 38' diminuindo escalonadamente para o passo mínimo P7' na última ranhura de trava ou ranhura de trava mais interna 26' e na crista 38g\ Um passo intermediário P3' é mostrado na Figura 6b. Cada uma das ranhuras de trava 26' apresenta uma largura total uniforme Wr e um contorno uniforme incluindo as raízes 68'. Tal contorno é mostrado na Figura 6b. Assim, as larguras das cristas 38a'-38g' irão variar com a largura Wa' da crista 38a' sendo a largura máxima e a largura Wg' da crista 38g' sendo a largura mínima. Isto confere uma maior resistência ao cisalhamento para as cristas 38a' e 38b' das ranhuras de trava 26' do que as cristas 38c'-38g' das outras ranhuras de trava 26'. A largura extra das cristas 38a' e 38b' confere uma maior resistência à força radialmente com-pressiva na estampa na extremidade aberta externa da cavidade de tração 29'.
[0093] As raízes 68' são uniformemente formadas e são geral mente arqueadas com um diâmetro de raiz e raio múltiplo Dr'. As cristas ou os ressaltos 38' são formados com larguras de crista variadas, tais como Wa', Wb', etc. Entretanto, as raízes 68' e as cristas 38' são uniformemente conectadas com os flancos dianteiros 70' que estão em um ângulo a1' que é substancialmente menor que o ângulo a2' nos flancos traseiros 72'.
[0094] A resistência ao cingimento da cavidade de tração 29' é aumentada com a provisão da crista 38a' com a largura mais larga Wa'. Ao mesmo tempo, a extremidade axialmente externa da crista 38a' não é provida com uma extremidade ou extensão tipo ranhura de diâmetro reduzido da crista 38a'. A superfície de extremidade externa 49' da crista 38a' é cônica radialmente para dentro em um ângulo At' a partir do diâmetro Du' para um diâmetro reduzido. Agora, na condição de agarre máximo, quando a porção de espiga de extremidade externa 48' da espiga de colar 42 for radialmente estampada para dentro, ela se encontrará inicialmente apenas parcialmente sobre a superfície cônica de extremidade inclinada 49' com uma força compressiva radial mínima, por meio do que a distorção da extremidade externa da cavidade 29' será inibida.
[0095] O colar 14' apresenta uma espiga de colar 42' de uma construção escalonada modificada a partir do colar de espiga 42 do colar 14. Assim, a espiga de colar 42' apresenta uma construção múltipla escalonada com a espessura de parede sendo reduzida da espessura t na porção de espiga interna 46' para uma espessura menor t' em uma porção intermediária 50 para uma espessura mínima t" na porção de espiga de extremidade 48'. Aqui, o colar 14' apresenta um orifício atravessante 44' com a primeira porção de orifício 44'a na extremidade interna que se estende ao longo da porção de espiga interna 46' e da porção intermediária 50. Uma segunda porção de orifício 44'b de diâmetro maior se estende ao longo da porção de espiga de extremidade 48'. A espiga de colar 42' é provida com uma superfície extrema radialmente escalonada para dentro resultando na espessura de parede reduzida t' na porção intermediária 50. Sob esse aspecto, a transição na superfície externa na redução no diâmetro é feita com uma seção de transição afunilada 51' que é inclinada em um ângulo A'. Novamente, a magnitude de inclinação A' é selecionada para facilitar o movimento da porção de garganta, tal como, a porção de garganta 47 da cavidade 45 da bigorna de estampa 43 da ferramenta de instalação, à medida que ela se move do engate de estampa da porção de espiga de extremidade 48' e da porção intermediária 50 para a porção de espiga interna 46'. Naturalmente, a bigorna de estampa 43 seria modificada para acomodar o pino de diâmetro maior 12' e o colar 14'.
[0096] A porção de espiga de extremidade 48' e a porção de espiga intermediária 50 substancialmente cobrem a extremidade externa da porção de espiga de trava 25' na área da cavidade 29' e, conse- qüentemente, sobre as ranhuras de trava externas 26' que apresentam cristas 38a' e 38b' de maior largura Wa'e Wb\ respectivamente. Conforme notado, a largura Wr' de cada das ranhuras de trava 26 e, portanto, o volume das ranhuras de trava 26' são iguais. Assim, a estrutura escalonada da espiga de colar 42' com as espessuras de parede t, t' e t" é selecionada para prover uma força compressiva radial equilibrada na porção de espiga de trava 25' na área da cavidade de tração rosqueada 29' para inibir a distorção da cavidade 29'. A orientação notada da estrutura escalonada da espiga de colar 42' com relação às ranhuras de trava 26' será mantida sobre a faixa de agarre do prende-dor.
[0097] A construção escalonada da espiga de colar 42' apresenta um empanque de colar adequado nas ranhuras de trava 26' na área da cavidade de tração 29' e nas ranhuras de trava 26' além da cavidade de tração 29' com a baixa carga de estampagem.
[0098] Também, conforme anteriormente notado, enquanto a porção de espiga de trava 25', conforme mostrado, apresenta sete ranhuras de trava 26', é comum prover pinos de diâmetro igual e contorno geralmente igual entre cinco e oito ranhuras de trava. Com cada uma destas estruturas, a extremidade externa da porção de espiga de trava será equilibrada similarmente como a porção de espiga de trava 25' com as duas primeiras cristas apresentando a mesma relação de cris-ta-passo que as cristas 38a' e 38b' e com a última crista apresentando a mesma relação de crista-passo que 38g' e com uma superfície de extremidade inclinada, tal como, a superfície 49'. Ao mesmo tempo, a largura da última crista, tal como, a largura Wg' da crista 38g' será a mais curta. As larguras das cristas intermediárias se apresentarão então em diferentes magnitudes escalonadas.
[0099] Agora, com tais pinos com diferentes comprimentos da porção de espiga de trava 25' e diferentes números de ranhuras de trava 26', o colar afim, tal como, o colar 14\ terá uma espiga 42' de diferentes comprimentos com a porção de espiga interna 46', a porção de espiga de extremidade 48' e a porção de espiga intermediária 50 sendo variadas no comprimento.
[00100J Conforme notado antes, a largura das raízes 68' das ranhuras de trava 26’ será novamente aqui selecionada em parte para minimizar a carga de estampagem, quando o colar 14' for formado do material de maior resistência, como titânio. Ao mesmo tempo, a largura Wg' da última crista 38g' será selecionada para prover resistência suficiente para resistir à compressão na estampa, quando o colar 14’ for formado do material da mais alta resistência, tal como, titânio. Assim, esta estrutura é otimizada para uma estampa inferior e para prover simplificação e custos de fabricação reduzidos e retenção de estoque simplificada enquanto ainda proporciona certa otimização para o desempenho sobre uma faixa de aplicações de carga com colares 14' de diferentes materiais.
[00101] Nesta concretização da invenção, o pino 12’ e o colar 14’, dos materiais indicados, podem ter dimensões típicas, conforme indicado no GRÁFICO DE DIMENSÕES TÍPICAS
[00102] Pode ser visto aqui que o comprimento axial P da superfície de extremidade inclina 49’ para o pino 12' tem um comprimento relativo substancialmente mais longo do que o comprimento I da superfície de extremidade inclinada 49 para o pino 12. Além disso, o ângulo de inclinação At' da superfície de extremidade 49’ é consideravelmente menor que o ângulo A da superfície de extremidade 49 e será, portanto, geralmente diferente para cada pino de diâmetro. O ângulo de inclinação AP acomoda o aumento no comprimento Γ para prover o comprimento extra para localizar a cavidade de tração 29" na posição desejada com relação às ranhuras de trava 26". Pode ser visto, a partir das Figuras 1a e 6a, que a cavidade de tração 29 se estende para a crista 38e, enquanto que a cavidade de tração 29' se estende para um ponto a meio caminho entre a crista 38d' e a crista 38e'.
[00103] Também, como o pino 12 do prendedor 10, a superfície cônica 49' da primeira crista 38e de largura máxima Wa' ajuda a extremidade externa da cavidade de tração 29' a resistir às cargas compressi-vas nessa extremidade. Neste caso, o comprimento combinado Γ da superfície cônica 49' e a largura Wa' da primeira crista 38a' se estendem axialmente de modo substancial sobre os quatro primeiros passos de rosca das roscas de tração 37' na cavidade de tração 29'. Isto é aproximadamente dois terços das roscas de tração 37'.
[00104] Também, a porção de espiga de extremidade 48' da espiga de colar 42' é provida com uma dupla redução na espessura para a espessura mínima t". Aqui, a porção de espiga de extremidade 48' de espessura reduzida t" irá também sobreengatar a crista 38a' com a porção de espiga intermediária 50 de uma única espessura reduzida t' sobreengatando as cristas 38b' e 38c' e também a crista 38d'. As características acima são providas para acomodarem as cargas de es-tampagem mais altas para o pino de diâmetro maior 12'. Tais variações, naturalmente, poderíam ser feitas para diferentes aplicações de carga e tamanho.
[00105] Sob esse aspecto, a magnitude do excesso de empanque indicada para os prendedores 10 com o pino 12 e o colar 14 será similar para o pino 12' e o colar 14'. Novamente, o excesso de empanque na extremidade externa da cavidade de tração 29' na área das cristas 38a'-38c' seria de cerca de 1% a cerca de 8%, enquanto o excesso de empanque na área das cristas 38d'-38g' seria de cerca de 9% a cerca de 15%.
[00106] Além disso, o pino 12' pode ser usado com um mandril removível, tal como, o mandril 30, mas modificado para ajustar o pino de diâmetro maior 12'.
[00107] Conforme indicado anteriormente, um colar de extremidade dupla será usado em algumas aplicações, tais como peças a trabalhar metálicas e um exemplo é mostrado na Figura 9. Assim, nas discussões, a seguir, componentes e elementos semelhantes na concretização do colar da Figura 9 recebem as mesmas designações numéricas que os componentes e elementos similares nas Figuras 4 e 8 com a adição de 100, a menos que descrito de outra maneira, podendo ser considerados como tendo substancialmente o mesmo tipo de estrutura em árvore.
[00108] Olhando-se agora para a Figura 9, o colar 114 apresenta uma espiga de colar simétrica 142 de uma construção escalonada com a espessura de parede sendo reduzida da espessura t na porção intermediária 150 para uma espessura mínima t' em cada porção de espiga de extremidade 148. Aqui, o colar 114 apresenta um orifício atra-vessante 144 de diâmetro uniforme. Assim, a porção de espiga de extremidade 148 e a porção de espiga intermediária 150 irão substancialmente cobrir a extremidade externa da porção de espiga de trava do pino, tal como, a porção de espiga de trava 25, 25'. Desse modo, a estrutura escalonada da espiga de colar 142 com as espessuras de parede t e t' é selecionada para prover uma força compressiva radial equilibrada na porção de espiga de trava, tais como as porções 25, 25' na área da cavidade de tração rosqueada 29, 29', para inibir a distorção da cavidade 29, 29'. A orientação notada da estrutura escalonada da espiga de colar 142 e da porção de espiga de extremidade 148 com relação às ranhuras de trava, tais como as ranhuras 26, 26', com cristas, tais como as cristas 38a-38c com as larguras de crista Wa-Wc e as cristas 38a-38c' com as larguras de crista Wa'-Wc', será mantida sobre a faixa de agarre do prendedor. Aqui, também, as porções de espiga de extremidade 148 são conectadas à porção intermediária 150 pelas seções de transição cônica 151 que são inclinadas em um ângulo A". Novamente, a magnitude da invenção A" é selecionada para fa- cilitar o movimento da porção de garganta, tal como, a porção de garganta 47, da cavidade de estampa, tal como, a cavidade 45, para estampar o colar 114 nas ranhuras de trava. O colar de extremidade dupla 114 sem um flange, tal como, os flanges 40, 40', seria o mais adequado para prender peças a trabalhar nas quais aquela engatada pelo colar 114 teria uma estrutura tipo metálica e não de um material composto podendo ser aplicada à porção de espiga de trava 25, 25' a partir de cada extremidade.
[00109] Assim, pode ser visto que o conceito básico da presente invenção pode ser aplicado com modificações à porção de espiga de tava 25, 25' e à espiga de colar 42, 42', conforme notado.

Claims (28)

1. Sistema de fixação que inclui um prendedor de duas peças (10) para prender uma pluralidade de peças a trabalhar (18, 20) e uma ferramenta de instalação para instalar o prendedor (10), o prendedor de duas peças (10) incluindo um membro de pino (12) e um colar tubular (14), o dito colar (14) tendo uma espiga de colar geralmente reta (42) adaptada para ser estampada nas ranhuras de trava (26) no dito membro de pino (12) em resposta a uma relativa força axial ou carga de estampagem aplicada entre o dito membro de pino (12) e o dito colar (14) pela dita ferramenta de instalação e proporcionando uma magnitude desejada de carga de sujeição nas peças a trabalhar (18, 20) em resposta a uma magnitude predeterminada de carga de estampagem, o dito membro de pino (12) tendo uma espiga de pino alongada (15) adaptada para ser localizada em aberturas alinhadas (16, 17) nas peças a trabalhar (18, 20) e terminando em uma extremidade em uma cabeça alargada (22) adaptada para engatar uma superfície (23) em um lado das peças a trabalhar (18, 20) e, em sua extremidade oposta, em uma porção ranhurada (25) adaptada para se estender além de uma superfície oposta (52) no lado oposto da peça a trabalhar (18, 20), a dita porção ranhurada (25) compreendendo uma porção de travamento que apresenta uma pluralidade das ditas ranhuras de trava (26) definidas pelas ranhuras de pino que se estendem circunferenci-almente (26) e pelos ressaltos de pino associados que terminam nas cristas do pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g), as ditas ranhuras do pino (26) tendo uma largura efetiva Wr relativa à largura efetiva W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) com o passo das cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) e ranhuras (26) variando do mais longo na primeira crista (38a) e ranhura (26) na extremidade externa da dita espiga de pino (15) para o mais curto na última crista (38g) e ranhura (26), cada uma das ditas ranhuras de pino (26) apresentando uma raiz alongada (68) com um contorno geralmente liso, a dita espiga de colar (42) adaptada para ser estampada nas ditas ranhuras de trava (26), por meio do que as peças a trabalhar (18, 20) são presas entre si para definirem a junta fixada, o dito colar (14), quando estampado, apresentando ranhuras e ressaltos de colar que intertravam as ditas ranhuras e ressaltos do pino, a dita ferramenta de instalação tendo um membro de bigorna (43) com uma cavidade de estampa (45) tendo uma porção de gar-ganta-estampa efetiva (47) adaptada para sobreengatar a dita espiga de colar (42) para assim estampá-la radialmente para dentro nas ditas ranhuras de trava (26); a dita espiga de colar (42) tendo um volume predeterminado de material que é geralmente maior do que o volume disponível definido pela dita porção de garganta-estampa efetiva (47) e pela porção confrontante das ditas ranhuras de trava (26) nas quais a dita espiga de colar (42) é estampada e com o material da dita espiga de colar (42) não engatando totalmente a dita raiz (68) durante a estampagem e assim não enchendo por completo as ditas ranhuras de trava (42) depois da estampagem, a dita espiga de colar (42) tendo um comprimento suficiente para proporcionar um número predeterminado de ditos ressaltos de colar engatados com um número correspondente de ditas cristas de pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g), a dita espiga de colar (42) tendo um orifício atravessante (44) que apresenta um diâmetro de orifício (ID) relativo ao diâmetro de crista (Du) das ditas cristas de pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) para proporcionar um afastamento pré-selecionado antes da estampagem, por meio do que a relativa força axial para estampagem é minimizada; caracterizado pelo fato de que: a dita espiga de pino (15) tem uma cavidade de tração ros-queada (43) em sua extremidade externa, em que a dita ferramenta de instalação é operativamente conectada a um mandril (30) tendo uma porção de haste de conexão rosqueada (36) adaptada para ser rosqueadamente engatada com as roscas (56) da dita cavidade de tração (29), por meio do que a relativa força axial pode ser aplicada entre o dito membro de pino (12) e o dito colar (14) pelo dito membro de bigorna (43) e pelo dito mandril (30) para estampar a dita espiga de colar (42) nas ditas ranhuras de trava (26), a dita porção de haste de conexão (36) sendo rosqueadamente desengatável da dita cavidade de tração (29) para remoção da dita espiga de pino (15) com a conclusão da estampa, a dita largura Wr das ditas ranhuras de pino (26) sendo substancialmente uniforme sobre a dita porção de travamento (25) com a largura W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) variando com a largura mais longa W estando na extremidade externa da dita espiga de pino (15) e com larguras subsequentes W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) sendo mais curtas nos graus pré-selecionados, e a largura W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) em alinhamento radial com a dita cavidade de tração (29) sendo selecionada para prover resistência suficiente à dita espiga de pino (15) na área da dita cavidade de tração (29) para substancialmente impedir o colapso da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29) proveniente da carga compressiva causada pela dita espiga de colar (42) na estampa.
2. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42) apresenta uma porção interna (46) e uma porção externa (48), a dita porção externa (48) sendo localizada sobre a dita cavidade de tração (29), a dita por- ção externa (48) tendo uma espessura de parede reduzida (t') com relação à dita porção interna (46) para prover a estampagem em uma carga de estampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
3. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as ditas larguras de ranhura Wr e as larguras de crista W juntamente com a espessura de parede reduzida (t ) da dita porção externa (48) da dita espiga de colar (42) conferem um excesso de empanque reduzido e, portanto, cargas compressivas reduzidas na dita cavidade de tração (29) em sua extremidade externa.
4. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito excesso de empanque varia de cerca de 1% na primeira crista (38a) e ranhura (26) para cerca de 15% na última crista (38g) e ranhura (26).
5. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42) apresenta uma porção interna (46) de uma primeira espessura de parede (t) conectada a uma porção externa (48) de espessura de parede reduzida (Γ) selecionada com relação à largura mais comprida W (Wa) das ditas cristas (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) na extremidade externa da dita espiga de pino (15) para prover a estampagem em uma carga de estampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
6. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42') apresenta uma porção interna (46') de uma primeira espessura de parede (t), uma porção externa (48') de uma espessura de parede reduzida (t") e uma porção intermediária (50) conectada às ditas porções interna e externa (46', 48') de uma espessura de parede intermediária (Γ) para prover a estampagem em uma carga de estampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
7. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extremidade externa da dita espiga de pino (15) termina em uma porção cônica (49) inclinada radialmente para dentro a partir da primeira crista (38a) e em alinhamento radial com as roscas (56) na extremidade externa da dita cavidade de tração (29).
8. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extremidade externa da dita espiga de pino (15) termina em uma porção cônica (49) inclinada radialmente para dentro a partir da primeira crista (38a) e em alinhamento radial com as roscas (56) na extremidade externa da dita cavidade de tração (29), a dita porção cônica (49) estando em alinhamento radial entre cerca de duas a cerca de quatro roscas (56) na extremidade externa da dita cavidade de tração (29).
9. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extremidade externa da dita espiga de pino (15) termina em uma porção cônica (49) inclinada radialmente para dentro a partir da primeira crista (38a) e em alinhamento radial com as roscas (56) na extremidade externa (56) da dita cavidade de tração (29), a dita porção afunilada (49) apresentando um comprimento axial (1) substancialmente maior do que a largura W (Wa) da primeira crista (38a).
10. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade de tração (29) termina, em sua extremidade interna, em uma superfície geralmente arqueada (62) apresentando um diâmetro, geralmente aquele do diâmetro de crista (Dtc) das roscas (56) da dita cavidade de tração (29).
11. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade de tração (29) termina em sua extremidade interna em uma superfície geralmente arqueada (62) apresentando um diâmetro, geralmente aquele do diâmetro de crista (Dtc) das roscas (56) da dita cavidade de tração (29), a dita porção de haste de conexão rosqueada do dito mandril (30) tendo um comprimento rosqueado maior do que o comprimento das roscas (56) da dita cavidade de tração (29).
12. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação W/Wr de largura de crista W para largura da ranhura Wr varia em graus de cerca de 50% na primeira crista (38a) e ranhura (26) a cerca de 25% na última crista (38g) e ranhura (26).
13. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as roscas da dita cavidade de tração (29) apresentam raízes (60) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro da raiz pode ser minimizado para intensificar a resistência compressiva na dita cavidade de tração (29).
14. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as roscas (56) da dita cavidade de tração (29) apresentam cristas (58) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro de crista (Dtc) pode ser aumentado e com o diâmetro (Dmr) das raízes (64) das roscas correspondentes (37) da dita porção de haste de conexão (36) sendo aumentado, por meio do que a resistência das roscas (37) da dita porção de haste de conexão pode ser maximizada.
15. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as roscas (56) da dita cavidade de tração (29) apresentam raízes (60) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro da raiz pode ser minimizado para intensificar a resistência compressiva da dita cavidade de tração (29), as roscas (56) da dita cavidade de tração (29) apresentando cristas (58) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro de crista (Dtc) pode ser aumentado e com o diâmetro das raízes (Dmr) e das cristas (64) das roscas correspondentes da dita porção de haste de conexão (36) sendo aumentado, por meio do que a resistência das roscas (56, 37) da dita cavidade de tração (29) e da dita porção de haste de conexão (36) pode ser maximizada.
16. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade de tração (29) termina, em sua extremidade interna, em uma superfície geralmente arqueada (62) apresentando um diâmetro, geralmente aquele do diâmetro de crista (Dtc) das roscas (56) da dita cavidade de tração (29).
17. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as roscas (56) da dita cavidade de tração (29) apresentam raízes (60) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro da raiz pode ser minimizado para intensificar a resistência compressiva da dita cavidade de tração (29), as roscas (56) da dita cavidade de tração (29) apresentando cristas (58) que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro da crista (Dtc) pode ser aumentado, a largura das superfícies planas das cristas (Wtc) das roscas da dita cavidade de tração (29) sendo aproximadamente 50% mais comprida do que a largura (Wtr) das superfícies planas (60) das raízes, as raízes (64) e as cristas das roscas correspondentes (37) da dita porção de haste de conexão (36) apresentando superfícies planas e tendo um contorno correspondente àquele das roscas (36) da cavidade de tração (29), por meio do que a resistência das roscas da dita cavidade de tração (29) e da dita porção de haste de conexão (36) pode ser maximizada.
18. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita cavidade de tração (29) termina, em sua extremidade interna, em uma superfície geralmente arqueada (62) apresentando um diâmetro, geralmente aquele do diâmetro de crista (Dtc) das roscas (56) da dita cavidade de tração (56), as roscas (37) da dita porção de haste de conexão (36) se estendendo por um comprimento maior do que as roscas da dita cavidade de tração (29).
19. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito mandril (30) apresenta uma porção de ranhura de tração (36) adaptada para ser desengatavelmente agarrada pela dita ferramenta de instalação para aplicação da relativa força axial para estampagem do dito colar (14) nas ditas ranhuras de trava (26) e para ser seletivamente removível da dita ferramenta de instalação.
20. Sistema de fixação que inclui um prendedor de duas peças (10) para prender entre si uma pluralidade de peças a trabalhar (18, 20) e uma ferramenta de instalação para instalar o prendedor (10), o prendedor de duas peças (10) incluindo um membro de pino comum (12) e pelo menos dois colares tubulares (14) de materiais de diferente resistência e com cada dito colar (14) apresentando uma espiga de colar geralmente reta (42) adaptada para ser estampada nas ranhuras de trava (26) no dito membro de pino (12) em resposta a uma relativa força axial ou carga de estampagem aplicada entre o dito membro de pino (12) e o dito colar (14) pela dita ferramenta de instalação e provendo uma magnitude desejada de carga de sujeição nas peças a trabalhar (18, 20) em resposta a uma magnitude predeterminada de carga de estampagem, o dito membro de pino (12) apresentando uma espiga de pino alongada (15) adaptada para ser localizada em aberturas alinhadas (16, 17) nas peças a trabalhar (18, 20) e terminando, em uma extremidade em uma cabeça alargada (22) adaptada para engatar uma superfície (23) em um lado das peças a trabalhar (18, 20) e, em sua extremidade oposta, em uma porção ranhurada (25) adaptada para se estender além de uma superfície oposta (52) no lado oposto das peças a trabalhar (18, 20), a dita porção ranhurada (25) compreendendo uma porção de travamento que apresenta uma pluralidade de ditas ranhuras de trava (26) definidas pelas ranhuras de pino que se estendem circunferencialmente (26) e pelos ressaltos de pino associados que terminam nas cristas do pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g), as ditas ranhuras do pino (26) apresentando uma largura efetiva Wr relativa à largura efetiva W das cristas (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) com o passo das cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) e ranhuras (26) variando do mais longo na primeira crista (38a)e ranhura (26) na extremidade externa da dita espiga de pino (15) para o mais curto na última crista (38g) e ranhura (26), cada uma das ditas ranhuras de pino apresentando uma raiz alongada (68) com um contorno geral mente liso, a dita espiga de colar (42) adaptada para ser estampada nas ditas ranhuras de trava (26), por meio do que as peças a trabalhar (18, 20) são presas entre si para definirem a junta fixada, o dito colar (14), quando estampado, apresentando ranhuras e ressaltos de colar que intertravam as ditas ranhuras e ressaltos do pino, a dita ferramenta de instalação apresentando um membro de bigorna (43) com uma cavidade de estampa (45) apresentando uma porção de garganta-estampa efetiva (47) adaptada para sobreen-gatar a dita espiga de colar (42) para assim estampá-la radialmente para dentro nas ditas ranhuras de trava (26), a dita espiga de colar (42) apresentando um volume predeterminado de material que é geralmente maior do que o volume disponível definido pela dita porção de garganta-estampa efetiva (47) e pela porção confrontante das ditas ranhuras de trava (26) nas quais a dita espiga de colar (42) é estampada e com o material da dita espiga de colar (42) não engatando totalmente a dita raiz (68) durante a estam- pagem e assim não enchendo por completo as ditas ranhuras de trava (26) depois da estampagem, a dita espiga de colar (14) tendo um comprimento suficiente para prover um número predeterminado de ditos ressaltos de colar (14) engatados com um número correspondente de ditas cristas de pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g), a dita espiga de colar (42) apresentando um orifício atra-vessante (44) que apresenta um diâmetro de orifício (ID) relativo ao diâmetro de crista (Du) das ditas cristas de pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) para prover um afastamento pré-selecionado antes da estampagem, por meio do que a relativa força axial para estampar é minimizada, o dito pino (12) apresentando uma construção comum adaptada para prender as peças a trabalhar (18, 20) em diferentes aplicações nas quais a carga de tração no dito prendedor (10), à medida que aplicada pelas peças a trabalhar (18, 20), pode variar de uma carga de tração elevada para uma carga de tração reduzida, um primeiro dos ditos colares (14) sendo formado de um material de alta resistência para a aplicação de carga de tração elevada e um segundo colar sendo formado de um material de resistência inferior para a aplicação de carga de tração reduzida, o dito membro de pino (12) sendo de um material de maior resistência do que um dito primeiro colar, a largura W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) sendo selecionada para a aplicação de carga de tração elevada com o dito colar (14) do material de alta resistência; caracterizado pelo fato de que a dita espiga de pino (15) tendo uma cavidade de tração rosqueada em sua extremidade externa; em que a ferramenta de instalação é operativamente conectada a um mandril (30) apresentando uma porção de haste de co- nexão rosqueada (36) adaptada para ser rosqueadamente engatada com as roscas (56) da dita cavidade de tração (29), por meio do que a relativa força axial pode ser aplicada entre o dito pino (12) e o dito colar (14) pelo dito membro de bigorna (43) no dito mandril (30) para estampar a dita espiga de colar (42) nas ditas ranhuras de trava (26), a dita porção de haste de conexão (36) sendo rosqueadamente desen-gatável da dita cavidade de tração (29) para remoção da dita espiga de pino (15) com a conclusão da estampa; a dita largura Wr das ditas ranhuras de pino (26) sendo substancialmente uniforme sobre a dita porção de travamento (25) com a largura W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) variando com a largura mais longa W (Wa) estando na extremidade externa da dita espiga de pino (15) e com larguras sub-seqüentes W (Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) sendo mais curtas nos graus pré-selecionados; a largura W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) em alinhamento radial com a dita cavidade de tração (29) sendo selecionada para prover resistência suficiente à dita espiga de pino (15) na área da dita cavidade de tração (29) para substancialmente impedir o colapso da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29) proveniente da carga compressiva causada pela dita espiga de colar (42) na estampa.
21. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42) apresenta uma porção interna (46) e uma porção externa (48) com a dita porção externa (48) sendo localizada sobre a dita cavidade de tração (29), a dita porção externa (48) tendo uma espessura de parede reduzida (Γ) com relação à dita porção interna (46) para prover a estampagem em uma carga de estampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
22. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que as ditas larguras de ranhura Wr e larguras de crista W (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) juntamente com a espessura de parede reduzida (t') da dita porção externa (48) da dita espiga de colar (42) conferem um excesso de empanque reduzido e, portanto, cargas compressivas reduzidas na dita cavidade de tração (29) em sua extremidade externa.
23. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o dito excesso de empanque variando de cerca de 1% na primeira crista (38a) e ranhura (26) a cerca de 15% na última crista (38g) e ranhura (26).
24. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42) apresentando uma porção interna (46) de uma primeira espessura de parede (t) conectada a uma porção externa (48) de espessura de parede reduzida (t') selecionada com relação à maior largura W (Wa) das ditas cristas (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g) na extremidade externa da dita espiga de pino (15) para prover a estampagem em uma carga de es-tampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
25. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a dita espiga de colar (42) apresenta uma porção interna (46 ) de uma primeira espessura de parede (t), uma porção externa (48 ) de espessura de parede reduzida (t") e uma porção intermediária (50) conectada às ditas porções interna e externa (46', 48') de uma espessura de parede intermediária (t ) para prover a estampagem em uma carga de estampagem reduzida para ajudar a impedir a distorção da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29).
26. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o dito mandril (30) apresenta uma porção de ranhura de tração (36) adaptada para ser desengatavelmente agarrada pela dita ferramenta de instalação para aplicação da relativa força axial para estampagem do dito colar (14) nas ditas ranhuras de trava (26) e para ser seletivamente removível da dita ferramenta de instalação.
27. Sistema de fixação que inclui um prendedor de duas peças (10) para prender entre si uma pluralidade de peças a trabalhar (18, 20) e uma ferramenta de instalação para instalar o prendedor (10), o prendedor de duas peças (18, 20) incluindo um membro de pino (12) e um colar tubular (14), o dito colar (14) apresentando uma espiga de colar geralmente reta (42) adaptada para ser estampada nas ranhuras de trava (26) no dito membro de pino (12) em resposta a uma relativa força axial ou carga de estampagem aplicada entre o dito membro de pino (12) e o dito colar (14) pela dita ferramenta de instalação e provendo uma magnitude desejada de carga de sujeição nas peças a trabalhar (18, 20) em resposta a uma magnitude predeterminada de carga de estampagem, o dito membro de pino (12) apresentando uma espiga de pino alongada (15) adaptada para ser localizada em aberturas alinhadas (16, 17) nas peças a trabalhar (18, 20) e terminando, em uma extremidade, em uma cabeça alargada (22) adaptada para engatar uma superfície (23) em um lado das peças a trabalhar (18, 20) e, em sua extremidade oposta, em uma porção ranhurada (25) adaptada para se estender além de uma superfície oposta (52) no lado oposto das peças a trabalhar (18, 20), a dita porção ranhurada (25) compreendendo uma porção de travamento que apresenta uma pluralidade de ditas ranhuras de trava (26) definidas pelas ranhuras do pino que se estendem circunferencialmente e pelos ressaltos do pino associados que termi- nam nas cristas do pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g), cada das ditas ranhuras do pino (26) apresentando uma raiz alongada com um contorno geralmente liso, a dita espiga de colar adaptada para ser estampada nas ditas ranhuras de trava (26), por meio do que as peças a trabalhar (18, 20) são presas entre si para definirem a junta fixada, o dito colar (14), quando estampado, apresentando ranhuras e ressaltos de colar que intertravam as ditas ranhuras e ressaltos do pino, a dita ferramenta de instalação apresentando um membro de bigorna (43) com uma cavidade de estampa (45) apresentando uma porção de garganta-estampa efetiva (47) adaptada para sobreen-gatar a dita espiga de colar (42) para assim estampá-la radialmente para dentro nas ditas ranhuras de trava (26); a dita espiga de colar (42) apresentando um volume predeterminado de material que é geralmente maior do que o volume disponível definido pela dita porção de garganta-estampa efetiva (47) e pela porção confrontante das ditas ranhuras de trava (26) nas quais a dita espiga de colar (42) é estampada e com o material da dita espiga de colar (42) não engatando totalmente a dita raiz (68) durante a estam-pagem e assim não enchendo por completo as ditas ranhuras de trava (26) depois da estampagem, a dita espiga de colar (42) tendo um comprimento suficiente para prover um número predeterminado de ditos ressaltos de colar engatados com um número correspondente de ditas cristas de pino (38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g); caracterizado pelo fato de que a dita espiga de pino (15) tem uma cavidade de tração (29) rosqueada em sua extremidade externa; em que a ferramenta de instalação é operativamente conectada a um mandril (30) apresentando uma porção de haste de conexão rosqueada adaptada para ser rosqueadamente engatada com as roscas da dita cavidade de tração (29), por meio do que a relativa força axial pode ser aplicada entre o dito pino e o dito colar (14) pelo dito membro de bigorna (43) no dito mandril (30) para estampar a dita espiga de colar nas ditas ranhuras de trava, a dita porção de haste de conexão sendo rosqueadamente desengatável da dita cavidade de tração (29) para remoção da dita espiga de pino com a conclusão da estampagem, a largura das ditas cristas de pino (Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wg) em alinhamento radial com a dita cavidade de tração (29) sendo selecionada para prover resistência suficiente à dita espiga de pino (15) na área da dita cavidade de tração (29) para substancialmente impedir o colapso da dita espiga de pino (15) na dita cavidade de tração (29) proveniente da carga compressiva causada pela dita espiga de colar (42) na estampagem, as roscas da dita cavidade de tração (29) apresentando raízes que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro da raiz pode ser minimizado para intensificar a resistência compressiva da dita cavidade de tração (29) e as roscas da dita cavidade de tração (29) apresentando cristas que terminam em superfícies geralmente planas, por meio do que o diâmetro de crista pode ser aumentado, a largura das superfícies planas das cristas das roscas da dita cavidade de tração (29) sendo aproximadamente 50% mais comprido do que a largura das superfícies planas das raízes, as raízes e as cristas das roscas correspondentes da dita porção de haste de conexão (36) apresentando superfícies planas e tendo um contorno correspondente àquele das roscas da cavidade de tração (29), por meio do que a resistência das roscas da dita cavidade de tração e da dita porção de haste de conexão (36) pode ser maximizada.
28. Sistema de fixação, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o dito mandril (30) apresenta uma porção de ranhura de tração (36) adaptada para ser desengatavelmente agarrada pela dita ferramenta de instalação para aplicação da relativa força axial para estampagem do dito colar (14) nas ditas ranhuras de trava (26) e para ser seletivamente removível da dita ferramenta de instalação.
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