ES2955090T3

ES2955090T3 - Sujetador que incluye una zona de transición y método de uso del mismo

Info

Publication number: ES2955090T3
Application number: ES18919752T
Authority: ES
Inventors: Oviedo Arciniega
Original assignee: Howmet Aerospace Inc
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: EP3797227A4; US20210025434A1; EP3797227B1; US12025169B2; EP3797227C0; WO2019226144A1; EP3797227A1

Abstract

Se proporcionan un sujetador y un método de sujeción. El sujetador puede comprender un primer extremo, un segundo extremo dispuesto de manera opuesta y una porción alargada intermedia entre el primer extremo y el segundo extremo. La porción alargada comprende una primera región adyacente al primer extremo y una segunda región adyacente al segundo extremo. La primera región se extiende a lo largo de la porción alargada y tiene un primer diámetro. La segunda región se extiende a lo largo de la porción alargada y tiene un segundo diámetro diferente del primer diámetro. El sujetador comprende una zona de transición que se extiende a lo largo de la porción alargada y conecta la primera región y la segunda región. La zona de transición comprende una región redondeada y una región cónica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sujetador que incluye una zona de transición y método de uso del mismo

Campo de uso

La presente descripción se refiere a un sujetador que incluye una zona de transición y un método para usar el sujetador.

Antecedentes

Las aeronaves y otras estructuras pueden requerir numerosos sujetadores mecánicos. Por ejemplo, un sujetador puede instalarse en un agujero de un componente estructural de la aeronave para unir elementos individuales. El fallo de un sujetador en un componente estructural puede ser el resultado de esfuerzos de fatiga en el sujetador o variaciones geométricas en el agujero en el que se dispone el sujetador. En una unión atornillada, el sujetador puede dimensionarse para proporcionar una distancia de separación entre un vástago del sujetador y el agujero para facilitar el ensamblaje. En un ajuste a presión, un sujetador puede configurarse para fijarse a una estructura mediante un ajuste por fricción entre el vástago del sujetador y una superficie interna del agujero en el que se dispone el sujetador. El ajuste a presión puede producir una tensión de compresión residual en la estructura, lo que puede ayudar a impedir la formación de grietas por fatiga originadas en el agujero.

Ciertos sujetadores convencionales fijados en estructuras mediante un ajuste a presión típicamente incluyen un cabezal, un vástago del cilíndrico y una porción roscada. La porción roscada puede tener un diámetro exterior menor que un diámetro del vástago. La porción roscada se puede dimensionar de manera que se pueda insertar fácilmente en un agujero, seguido del vástago, que tiene un diámetro ligeramente mayor que un diámetro del agujero para proporcionar de esta manera un ajuste a presión entre el vástago y el agujero. De manera similar, el vástago de un sujetador ciego puede incluir una región de diámetro reducido que puede pasar fácilmente al agujero y facilitar la alineación del sujetador con el agujero antes de la instalación.

Debido a que el vástago de un sujetador de ajuste a presión entra en contacto a la fuerza con la superficie interna de un agujero en el que está instalado, el diseño del sujetador puede influir en la deformación impartida a la estructura en la que se inserta el sujetador. Existe la necesidad de un diseño de sujetador mejorado que impida impartir fuerzas excesivas a las estructuras en las que se instala el sujetador.

El documento US 5039265 describe un sujetador aeroespacial que comprende un perno con una rosca formada por rodillo, y una tuerca con una rosca similar que tiene un paso uniforme. Otro sujetador de la técnica anterior se describe en el documento US 6149363 A.

Sumario

En un aspecto, la presente descripción proporciona un sujetador de acuerdo con la reivindicación 1.

En otro aspecto, la presente descripción proporciona un método para sujetar un sujetador de acuerdo con la reivindicación 13.

Se entiende que la invención divulgada y descrita en esta descripción no se limita a los aspectos resumidos en este Resumen, siempre que caigan dentro de la redacción de las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas de los ejemplos, y la forma de lograrlos, serán más evidentes, y los ejemplos se entenderán mejor, con referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos, en donde:

La Figura 1A es una vista lateral de una modalidad no limitante de un sujetador de acuerdo con la presente descripción que incluye una zona de transición;

La Figura 1B es una vista detallada del área A en la Figura 1A que ilustra la zona de transición;

La Figura 2 es una vista lateral de una modalidad no limitante de un sujetador roscado de acuerdo con la presente descripción que incluye la zona de transición;

La Figura 3 es una vista lateral de una modalidad no limitante de un sujetador ranurado de acuerdo con la presente descripción que incluye la zona de transición;

La Figura 4 es una vista lateral esquemática recortada de una modalidad no limitante de un sujetador roscado internamente de acuerdo con la presente descripción;

La Figura 5 es un gráfico que ilustra una relación entre una carga aplicada y la deformación para la instalación de un sujetador de línea base ID-B y un sujetador ID-1;

La Figura 6 es una fotografía del sujetador de línea base ID-B instalado en un agujero en una estructura de aluminio 7075; y

La Figura 7 es una fotografía del sujetador ID-1 pulgadastalado en un agujero en una estructura de aluminio 7075. Los caracteres de referencia correspondientes indican las partes correspondientes a lo largo de las diversas vistas. Las ejemplificaciones establecidas en la presente descripción ilustran ciertas modalidades, de una forma, y tales ejemplificaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de las reivindicaciones adjuntas de ninguna manera.

Descripción detallada de modalidades no limitantes

En la presente descripción se describen e ilustran varios ejemplos para proporcionar una comprensión general de la estructura, función y uso de los artículos y métodos descritos. Los diversos ejemplos descritos e ilustrados en la presente descripción son no limitantes y no exhaustivos. Por lo tanto, la invención no se limita por la descripción de los diversos ejemplos no limitantes y no exhaustivos descritos en la presente descripción. Más bien, la invención se define únicamente por las reivindicaciones. Los rasgos y características ilustrados y/o descritos en relación con varios ejemplos pueden combinarse con los rasgos y características de otros ejemplos. Tales modificaciones y variaciones pretenden incluirse dentro del alcance de esta descripción.

Cualquier referencia en la presente descripción a “varios ejemplos”, “algunos ejemplos”, “un ejemplo”, o frases similares, significa que un rasgo, estructura o característica particular descrito en relación con el ejemplo está incluido al menos en un ejemplo. Por lo tanto, las apariciones de las frases “en varios ejemplos”, “en algunos ejemplos”, “en un ejemplo”, o frases similares, en la descripción no necesariamente se refieren al mismo ejemplo. En esta descripción, a menos que se indique de otra forma, todos los parámetros numéricos deben entenderse como precedidos y modificados en todos los casos por el término "a aproximadamente", en el que los parámetros numéricos poseen la variabilidad inherente característica de las técnicas de medición subyacentes usadas para determinar el valor numérico del parámetro. Como mínimo, cada parámetro numérico descrito en la presente descripción debe interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos notificados y mediante la aplicación de técnicas de redondeo ordinarias.

Además, cualquier intervalo numérico mencionado en la presente descripción incluye todos los subintervalos subsumidos dentro del intervalo mencionado. Por ejemplo, un intervalo de "1 a 10" incluye todos los subintervalos entre (e incluye) el valor mínimo mencionado de 1 y el valor máximo mencionado de 10, es decir, que tienen un valor mínimo igual o mayor que 1 y un valor máximo igual o menor que 10. Cualquier limitación numérica máxima mencionada en esta descripción pretende incluir todas las limitaciones numéricas inferiores subsumidas en ella y cualquier limitación numérica mínima mencionada en esta descripción pretende incluir todas las limitaciones numéricas más altas subsumidas en ella. Todos estos intervalos se describen inherentemente en esta descripción. Los artículos gramaticales "un", "uno" y "el", como se usan en la presente descripción, pretenden incluir "al menos uno" o "uno o más", a menos que se indique de otra forma, incluso si "al menos uno" o "uno o más" se usan expresamente en ciertos casos. Por lo tanto, los artículos gramaticales anteriores se usan en la presente descripción para referirse a uno o más de uno (es decir, a "al menos uno") de los elementos identificados particulares. Además, el uso de un sustantivo singular incluye el plural, y el uso de un sustantivo plural incluye el singular, a menos que el contexto del uso requiera lo contrario.

Las aleaciones metálicas pueden sufrir daños debido a la fatiga. Un material compuesto tal como, por ejemplo, un material compuesto reforzado con fibra de carbono, puede ser menos propenso a daños por fatiga que un material metálico. Sin embargo, cuando se instala un sujetador en un material compuesto mediante el uso de un ajuste a presión, la alta presión de interfaz entre el sujetador y el material compuesto puede resultar en una reducción significativa de la resistencia de contacto en la interfaz de material compuesto de sujetador. La reducción de la resistencia al contacto puede reducir la capacidad del sujetador para disipar la corriente del rayo y mitigar el calentamiento por efecto de Joule, reduciendo la capacidad del sujetador para limitar la formación de canales de plasma microscópicos entre una superficie exterior del sujetador y la estructura.

En algunos sujetadores, una zona de transición puede posicionarse intermedia a la porción vástago del sujetador y a una región de diámetro reducido. La zona de transición puede incluir un ángulo cónico simple o un radio único para hacer la transición de la región de diámetro reducido del sujetador a la porción de vástago de diámetro más grande. Frecuentemente, el tamaño de la zona de transición se minimiza para reducir la longitud y/o el peso del sujetador. Como se usa en la presente descripción, “intermedio” significa que el elemento referenciado se dispone entre dos elementos, pero no necesariamente está en contacto con esos elementos. En consecuencia, a menos que se indique de cualquier otra manera en la presente descripción, un elemento "intermedio" entre un primer elemento y un segundo elemento puede o no estar adyacente o en contacto con el primer y/o segundo elemento, y pueden disponerse otros elementos entre el elemento intermedio y el primer y/o segundo elemento.

Para minimizar la longitud de una zona de transición, se puede utilizar el ángulo cónico posible más grande en la zona. Los presentes inventores han observado que, aunque un ángulo cónico de la zona de transición grande puede reducir la longitud y el peso generales de un sujetador, el ángulo grande puede crear una deformación relativamente alta en los lados de entrada y salida del agujero en la estructura durante la instalación del sujetador. Las deformaciones altas pueden resultar en una diferencia significativa entre las tensiones residuales resultantes en el área de la estructura adyacente al lado de entrada y/o salida del agujero en comparación con una porción interna de la estructura (por ejemplo, a mitad del grosor de la estructura).

Una probabilidad de daño a la estructura puede estar relacionada con la deformación por fallo de la estructura (por ejemplo, una propiedad intrínseca). Una estructura que comprende un material con una baja deformación por fallo tal como, por ejemplo, compuesto de polímero reforzado con fibra de carbono, puede ser más susceptible al daño por las tensiones impartidas durante la instalación del sujetador. Además, la tensión resultante en el lado de salida de un agujero puede resultar en un mayor riesgo de corrosión por tensión.

En vista de los inconvenientes anteriores, se proporciona un sujetador con una zona de transición que puede reducir la deformación en el lado de entrada y/o salida de un agujero durante la instalación del sujetador. La reducción de la deformación puede proporcionar un equilibrio entre las tensiones residuales resultantes en los lados de entrada y/o salida del agujero y la región interna del agujero y, de esta manera, reducir el riesgo de daños en la estructura durante la inserción del sujetador. De acuerdo con la invención, el sujetador comprende un primer extremo, un segundo extremo dispuesto de manera opuesta y una porción alargada. La porción alargada es intermedia al primer extremo y al segundo extremo y define un eje longitudinal del sujetador. La porción alargada comprende una primera región generalmente cilíndrica adyacente al primer extremo y una segunda región generalmente cilíndrica adyacente al segundo extremo. La primera región se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada y tiene un primer diámetro. La segunda región se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada y tiene un segundo diámetro que difiere del primer diámetro. La segunda región puede comprender roscas, una región generalmente lisa, una región ranurada o combinaciones de dos o más de las mismas. El sujetador comprende además una zona de transición que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada, y la zona de transición conecta la primera región y la segunda región. La zona de transición comprende una región redondeada y una región cónica. La región redondeada comprende un reborde que define un radio de curvatura en un intervalo de 0,005 mm a 0,5 mm (0,0002 pulgada a 0,02 pulgada). La región cónica comprende una superficie angulosa que define un ángulo en un intervalo de 2 grados a 10 grados con relación al eje longitudinal.

Con referencia a la Figura 1A, se proporciona una vista lateral de un sujetador 100 que tiene una zona de transición. Como se ilustra, el sujetador 100 incluye un primer extremo 104 y un segundo extremo 106 dispuesto de manera opuesta. Una porción alargada 110 se dispone intermedia al primer extremo 104 y al segundo extremo 106. La porción alargada 110 define un eje longitudinal 108 del sujetador 100. La porción alargada 110 es generalmente cilíndrica. La porción alargada 110 comprende una primera región 112, una segunda región 114 y una zona de transición 116. La primera porción 112 se posiciona adyacente al primer extremo 104 y se extiende una distancia d1 a lo largo de la porción alargada 110. La segunda región 114 se posiciona adyacente al segundo extremo 106 y se extiende una distancia d2 a lo largo de la porción alargada 110.

Una o ambas de la primera región 112 y la segunda región 114 pueden incluir una región roscada, una región generalmente lisa, una región ranurada o combinaciones de dos o más de esas regiones. Tanto la primera región 112 como la segunda región 114 son generalmente cilíndricas. En varias modalidades, la totalidad o una porción de la segunda región 114 incluyen roscas. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 2, la segunda región del sujetador roscado 200 incluye la región roscada 234 y la zona de transición 116. En otras modalidades, la segunda región 114 carece de roscas. En varias modalidades, la totalidad o una porción de la segunda región 114 incluyen ranuras. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 3, la segunda región del sujetador ranurado 300 incluye la región ranurada 336 y la zona de transición 116.

En ciertas modalidades, la región roscada 234 y/o la región ranurada 336 pueden ser externas con relación al sujetador respectivo 200, 300. En otras modalidades, la región roscada 234 y/o la región ranurada 336 pueden disponerse internamente en el sujetador. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 4, un sujetador roscado internamente 400 puede comprender una región roscada internamente 438 dispuesta dentro de la segunda región 414 del sujetador roscado internamente 400 y adyacente al segundo extremo 406 del sujetador roscado internamente 400. En varias modalidades, la segunda región 114 puede incluir una o ambas de una región ranurada/roscada internamente y una región ranurada/roscada externamente. Por ejemplo, el sujetador roscado internamente 400 puede incluir tanto una porción roscada externa 434 como la porción roscada internamente 438. Con referencia nuevamente a la Figura 1, la primera región 112 tiene un primer diámetro, 91, y la segunda región 114 tiene un segundo diámetro, 92, que es diferente al primer diámetro, 91. De acuerdo con la invención, el segundo diámetro, 92, es menor que el primer diámetro, 91. En varias modalidades, el primer diámetro, 91, puede estar en un intervalo de 1,5 mm a 102 mm (0,06 pulgadas a 4 pulgadas) tal como, por ejemplo, 3,18 mm a 51 mm (0,125 pulgadas a 2 pulgadas) o 6,30 mm a 6,35 mm (0,248 pulgadas a 0,250 pulgadas). En varias modalidades, el segundo diámetro, 91, puede estar en un intervalo de 1,3 mm a 99 mm (0,05 pulgadas a 3,9 pulgadas) tal como, por ejemplo, 2,92 mm a 50,5 mm (0,115 pulgadas a 1,99 pulgadas) o 5,72 mm a 5,77 mm (0,225 pulgadas a 0,227 pulgadas).

La zona de transición 116 del sujetador 100 se extiende una distancia d3 a lo largo de la porción alargada 110 y conecta la primera región 112 y la segunda región 114. La zona de transición 116 hace la transición del diámetro del sujetador desde el primer diámetro, 91, al segundo diámetro, 92. En ciertas modalidades, la zona de transición 116 puede tener un diámetro variable que incluye un tercer diámetro, 93, sustancialmente similar al primer diámetro, 91, proximal a la primera región 112, y un cuarto diámetro, 94, sustancialmente similar al segundo diámetro, 92, proximal a la segunda región 114. La Figura 1B es una vista detallada de la región “A” en la Figura 1A y muestra una modalidad de una zona de transición 116. Al atravesar la zona de transición 116 en una dirección del eje longitudinal 108, el diámetro de la zona de transición 116 puede variar del tercer diámetro, 93, al cuarto diámetro más pequeño, 94, conectando de esta manera la primera región 112 a la segunda región 114. En varias modalidades, al atravesar la zona de transición 116 en una dirección del eje longitudinal 108, un ángulo de curvatura de la zona de transición 116 puede cambiar. Por ejemplo, la zona de transición puede ser hiperbólica. En varias modalidades, la zona de transición 116 tiene una forma de una porción de un hiperboloide.

La zona de transición 116 puede facilitar una instalación de ajuste a presión del sujetador 100 en un agujero en una estructura. Por ejemplo, el segundo extremo 106 del sujetador 100 puede insertarse inicialmente en el agujero. Para facilitar la alineación del sujetador 100 con el agujero, el agujero puede tener un diámetro 9b que es mayor que el segundo diámetro, 92, de la segunda región 114, permitiendo de esta manera que la segunda región pase fácilmente al agujero. Para proporcionar una instalación de ajuste a presión del sujetador 100, el diámetro del agujero, 9b, puede ser menor que el primer diámetro, 91, de la primera región 112. Después de pasar la segunda región 114 sin obstáculos a través del agujero, la zona de transición 116 entra en contacto forzosamente con un lado de entrada del agujero. A medida que la zona de transición 116 pasa al agujero, la configuración de la zona de transición 116 puede limitar la tensión axial aplicada a la estructura y facilitar un ajuste a presión seguro entre la pared del agujero y la primera región 112, sin impartir tensión problemática a la región estructural adyacente al agujero.

En varios ejemplos, la estructura en la que se instala el sujetador comprende un metal, una aleación de metal, un compuesto o combinaciones de cualquiera de esos materiales. Por ejemplo, la estructura puede comprender aluminio, una aleación de aluminio, titanio, una aleación de titanio, níquel, una aleación de níquel, hierro, una aleación de hierro, acero inoxidable, una aleación de acero inoxidable, acero y una aleación de acero, un material compuesto o combinaciones de cualquiera de estos materiales. En varias modalidades, la estructura comprende aluminio 7075. En varios ejemplos, la estructura puede comprender material compuesto reforzado con fibra de carbono. En varios ejemplos, la estructura puede ser una parte de la aeronave tal como un bastidor de la aeronave.

Con referencia de nuevo a la Figura 1B, la zona de transición 116 comprende una región redondeada 118 y una región cónica 120. La región cónica 120 se extiende una distancia d3 a lo largo de la porción alargada 110 y se posiciona intermedia a la primera región 112 y la región redondeada 118. La región cónica 120 incluye una superficie angulosa 120a que define un ángulo a1 que está en un intervalo de 2 grados a 10 grados con relación al eje longitudinal 108. En ciertas modalidades, el ángulo puede ser de 2 grados a 7 grados, 3 grados a 5 grados o 4 grados. En la modalidad mostrada como sujetador 100, a medida que uno se mueve a lo largo de la región cónica 120 lejos de la primera porción 112, el diámetro de la poción alargada 110 disminuye. En varios ejemplos, la región cónica 120 puede tener una forma de una porción de un cono tal como, por ejemplo, un cono truncado. La región cónica 120 tiene una reducción progresiva del diámetro a lo largo del eje longitudinal 108.

Como se muestra en la Figura 1B, la región redondeada 118 se extiende una distancia d4 a lo largo de la porción alargada 110 y puede posicionarse entre la región cónica 120 y la segunda porción 114. La región redondeada 118 incluye un reborde que define un radio de curvatura en un intervalo de 0,005 mm a 0,5 mm (0,0002 pulgada a 0,02 pulgada), tal como, por ejemplo, 0,03 mm a 0,2 mm (0,001 pulgada a 0,009 pulgada) o 0,15 mm (0,006 pulgada). En la modalidad mostrada como sujetador 100, a medida que uno se mueve a lo largo de la región redondeada 118 lejos de la primera región 112, el diámetro de la poción alargada 110 disminuye. En varios ejemplos, la región redondeada 118 puede tener una superficie 118a que es convexa. En varios ejemplos, la superficie 118a tiene una curvatura mayor que 0. En varios ejemplos, un cable a lo largo de la superficie 118a puede tener el radio, n.

En varias modalidades, la zona de transición 116 puede comprender una segunda región redondeada 124 y una segunda región cónica 122. La segunda región redondeada 124 puede extenderse una distancia d5 a lo largo de la porción alargada 110 y puede posicionarse intermedia a la primera región 112 y la región cónica 120. La segunda región redondeada 124 puede configurarse para incluir una superficie que define un radio de curvatura en un intervalo de 2,54 mm a 25,4 mm (0,1 pulgada a 1 pulgada), tal como, por ejemplo, 2,5 mm a 20,3 mm (0,1 pulgada a 0,8 pulgada), 8,89 mm a 12,7 mm (0,35 a 0,5 pulgada) u 8,89 mm (0,350 pulgada). Por ejemplo, a medida que la segunda región redondeada 124 se extiende lejos de la primera región 112, el diámetro de la segunda región redondeada 124 puede disminuir. En varios ejemplos, la segunda región redondeada 124 puede tener una superficie 124a que es convexa con respecto a la porción alargada 110. En varios ejemplos, la superficie 124a tiene una curvatura mayor que 0. En varios ejemplos, un cable a lo largo de la superficie 124a puede tener el radio r2.

La segunda región cónica 122 puede extenderse una distancia d⁶a lo largo de la porción alargada 110 y puede posicionarse intermedia a la región redondeada 118 y la segunda región 114. La segunda región cónica 122 tiene una superficie 122a que define un ángulo a2 en un intervalo de 30 grados a 70 grados con relación al eje longitudinal 108, tal como 45 grados a 65 grados, o 60 grados. Por ejemplo, a medida que la segunda región cónica 122 se extiende lejos de la región redondeada 118 y hacia el segundo extremo 106, el diámetro de la segunda región cónica 122 puede disminuir. En varios ejemplos, la segunda región cónica 122 puede incluir un chaflán. En varios ejemplos, la segunda región cónica 122 puede tener una forma de una porción de un cono tal como, por ejemplo, un cono truncado.

En varias modalidades, el sujetador 100 puede comprender una porción de cabeza 126 posicionada adyacente al primer extremo 104. La porción de cabeza 126 puede extenderse una distancia d⁷a lo largo del eje longitudinal 108 del sujetador 100. En varios ejemplos, la distancia d⁷puede estar en un intervalo de 0,25 mm a 50,8 mm (0,01 pulgadas a 2 pulgadas) tal como, por ejemplo, 0,51 mm a 25,4 mm (0,02 pulgadas a 1 pulgada), o 1,60 mm a 1,65 mm (0,063 pulgadas a 0,065 pulgadas). La porción de cabeza 126 puede configurarse para acoplarse a una herramienta para facilitar la instalación del sujetador 100. La porción de cabeza 126 puede configurarse con un quinto diámetro, 95, que en varios ejemplos puede ser mayor que el primer diámetro, 91. En varios ejemplos, el quinto diámetro, 95, puede estar en un intervalo de 1,52 mm a 114 mm (0,06 pulgadas a 4,5 pulgadas) tal como, por ejemplo, 2,95 mm a 63,5 mm (0,116 pulgadas a 2,5 pulgadas), o 9,9 mm a 10,4 mm (0,39 pulgadas a 0,41 pulgadas). Tras la instalación de la porción alargada 110 en un agujero en una estructura, la porción de cabeza 126 puede acoplar la estructura en el lado de entrada del agujero y limitar el movimiento axial adicional del sujetador en el agujero.

En varias modalidades, el sujetador 100 puede comprender una región de alineación 132 que puede extenderse una distancia ds a lo largo de la porción alargada 110 y puede posicionarse adyacente al segundo extremo 106. La distancia d⁸puede estar en un intervalo de 0,25 mm a 25,4 mm (0,01 pulgada a 1 pulgada) tal como, por ejemplo, 0,51 mm a 6,35 mm (0,02 pulgada a 0,25 pulgada), o 1,47 mm a 1,52 mm (0,058 pulgada a 0,060 pulgada). La región de alineación 132 puede facilitar la alineación del sujetador 100 con el agujero en la estructura. Por ejemplo, la región de alineación 132 puede configurarse con una superficie cónica y/o una superficie redondeada con un diámetro variable.

En varias modalidades, el sujetador 100 puede ser un pasador roscado, un perno de bloqueo, un perno o un sujetador ciego. En varias modalidades, el sujetador 100 puede ser un sujetador de ajuste a presión. En varias modalidades, el sujetador 100 puede comprender un material seleccionado de, por ejemplo, aluminio, una aleación de aluminio, titanio, una aleación de titanio, níquel, una aleación de níquel, hierro, una aleación de hierro, acero inoxidable, una aleación de acero inoxidable, acero y una aleación de acero, y combinaciones de cualquiera de estos materiales.

De acuerdo con la invención, el sujetador 100 puede usarse en un método para sujetar una estructura. El método incluye insertar el segundo extremo 106 y la segunda región 114 del sujetador 100 en un agujero en la estructura. Posteriormente a insertar el segundo extremo 106 y la segunda región 114 en el agujero, la zona de transición 116 del sujetador 100 puede entrar en contacto a la fuerza con la pared del agujero presionando el sujetador 100 y/o tirando del sujetador 100 para hacerlo avanzar más hacia el agujero. La presión y/o el tirón pueden facilitarse mediante el uso de cualquier herramienta adecuada, tal como, por ejemplo, un martillo, una prensa o un extractor. El sujetador 100 puede asegurarse dentro del agujero mediante un ajuste por fricción entre la primera región 110 del sujetador 100 y el agujero. En varios ejemplos en donde el sujetador 100 comprende una porción de cabeza 126, tras la instalación del sujetador 100 completamente en el agujero, la porción de cabeza 126 puede entrar en contacto con la estructura y limitar el movimiento adicional del sujetador 100 en el agujero.

Los presentes inventores han observado que un sujetador que incluye una zona de transición como se describe generalmente en la presente descripción puede reducir la carga de inserción requerida para instalar el sujetador en el agujero de la estructura, facilitando de esta manera la instalación del sujetador y/o inhibiendo el daño a la estructura en los alrededores del agujero. Más particularmente, el diseño del sujetador 100 puede impedir el daño a una estructura de la aeronave durante el ensamblaje en un agujero en la estructura. Por ejemplo, el diseño del sujetador 100 puede reducir el riesgo de deslaminación de un material compuesto tal como, por ejemplo, un material compuesto reforzado con fibra de carbono, en el que se instala el sujetador 100. Además, el sujetador 100 puede limitar el daño por corrosión bajo tensión en una estructura de aeronave. Por ejemplo, el sujetador 100 puede minimizar los defectos superficiales inducidos por la instalación del sujetador 100 en el agujero. La reducción de los defectos superficiales puede mejorar la vida operativa de la estructura e impedir la aparición de fatiga por corrosión en una unión. Además, la reducción de los defectos superficiales puede mejorar la conductividad eléctrica entre el sujetador 100 y la estructura en la que se instala, lo que puede reducir el daño de un rayo.

Ejemplos

Los ejemplos de sujetadores se proporcionan en la Tabla 1 en la presente descripción. Las dimensiones enumeradas en la Tabla 1 corresponden a las dimensiones indicadas en las Figuras. 1A y 1B. Las dimensiones de la Tabla 1 son solo ilustrativas y no deben considerarse limitantes.

Tabla 1: Dimensiones del sujetador

El sujetador experimental ID-1 incluye una zona de transición de acuerdo con la presente descripción, mientras que el sujetador inicial ID-B no incluye una zona de transición de acuerdo con la presente descripción. El sujetador iD-1 puede reducir la carga de inserción requerida para instalar el sujetador en un agujero de una estructura con relación a la carga de inserción requerida para instalar el sujetador de línea base ID-B. Por ejemplo, el sujetador inicial ID-B y el sujetador experimental ID-1 se instalaron en un agujero de 6,22 mm (0,245 pulgadas) de una lámina de aluminio 7075 que tiene un grosor de 6,35 mm (0,25 pulgadas) utilizando una máquina de fatiga. Para cada sujetador probado, la instalación incluyó posicionar un extremo del sujetador en el agujero y alinear el eje longitudinal de cada sujetador con un eje central del agujero. Después de eso, la máquina de fatiga se posicionó en contacto con la cabeza del sujetador y la máquina de fatiga se inicializó. La máquina de fatiga aplicó una carga axial al sujetador, lo que provocó que el sujetador se moviera hacia el interior del agujero. A medida que el sujetador se movía hacia el agujero, la zona de transición del sujetador entró en contacto con la lámina de aluminio 7075 en las paredes del agujero, y el sujetador luego se movió más hacia el agujero hasta que una porción de cabeza del sujetador entró en contacto con un lado de entrada del agujero. Para instalar completamente el sujetador, el sujetador tuvo que recorrer al menos 6,35 mm (0,25 pulgadas) con respecto a la lámina de aluminio 7075. La carga aplicada desde la máquina de fatiga se registró en función de la deformación del sujetador (es decir, la distancia que el sujetador se movió a través del agujero medida a lo largo del eje longitudinal del sujetador).

La instalación del sujetador de línea base ID-B se realizó seis veces utilizando seis sujetadores con el mismo diseño y seis agujeros. Para cada instalación del sujetador de línea base ID-B, la carga aplicada de la máquina de fatiga se graficó en función de la deformación, y las seis curvas resultantes se incluyen en el agrupamiento 502 en la Figura 5. Como se muestra en la Figura 5, la instalación de cada sujetador de línea base ID-B en un agujero en la lámina de aluminio 7075 requería una carga máxima aplicada mayor que 630 libras de fuerza (lbf).

La instalación del sujetador experimental ID-1 se realizó tres veces utilizando tres sujetadores con el mismo diseño y tres agujeros. Para cada instalación del sujetador experimental ID-1, la carga aplicada de la máquina de fatiga se graficó en función de la deformación, y las curvas resultantes se incluyen en el agrupamiento 504 en la Figura 5. Como se muestra en la Figura 5, la instalación de cada sujetador experimental ID-1 en un agujero en la lámina de aluminio 7075 requería una carga máxima aplicada inferior a 400 lbf. En consecuencia, la instalación del sujetador experimental ID-1 en la lámina de aluminio 7075 requirió al menos un 35 % menos de carga aplicada que la necesaria para instalar el sujetador inicial ID-B en un agujero de la misma dimensión en la misma estructura.

La carga aplicada reducida necesaria para instalar el sujetador experimental ID-1 resultó en menos daños en el lado de entrada y salida del agujero en la lámina de aluminio 7075 con un ajuste a presión. La Figura 6 es una fotografía de un sujetador inicial ID-B 600 instalado en un agujero 626 en una lámina de aluminio 7075 de 6,35 mm (0,25 pulgadas) de grosor 628. Antes de la instalación del sujetador 600, el agujero 626 anterior tenía un diámetro interno de 6,22 mm (0,245 pulgadas). Como se muestra en la Figura 6, la instalación del sujetador inicial ID-B 600 dio como resultado cierto grado de daño a la lámina de aluminio 7075 628. Es decir, el sujetador de línea base ID-B 600 deformó el lado de salida 626a del agujero 626, y el material 630 cizallado de las paredes del agujero 626 por el sujetador 600 es visible en el sujetador 600. La vida operativa del sujetador de línea base ID-B puede verse afectada negativamente por el daño a la lámina de aluminio 628 en los alrededores del agujero 626.

La Figura 7 es una fotografía de un sujetador experimental ID-1 700 instalado en un agujero 726 en una lámina de aluminio 7075 de 6,35 mm (0,25 pulgadas) de grosor 7075728 con un ajuste a presión. Antes de la instalación del sujetador 700 en el agujero 726, el agujero 726 tenía un diámetro interno de 6,22 mm (0,245 pulgadas). Como se muestra en la Figura 7, la instalación del sujetador ID-1 700 no ha dañado la lámina de aluminio 7075 728. Más específicamente, el sujetador ID-1 700 no ha dañado el lado de salida 726a del agujero 726 y no se muestra que ningún material se haya cizallado de las paredes del agujero 726 a través de la instalación. Se cree que el daño reducido a la lámina de aluminio 7075 resultante de la instalación de la forma del sujetador experimental ID-1 700 con relación a la instalación ilustrada en la Figura 6 puede mejorar la vida operativa del sujetador.

Un experto en la técnica reconocerá que los componentes, dispositivos, operaciones/acciones y objetos descritos en la presente descripción, y la discusión que los acompaña, se usan como ejemplos en aras de la claridad conceptual y que se contemplan varias modificaciones de configuración. En consecuencia, como se usa en la presente descripción, los ejemplos/modalidades específicos establecidos y la discusión adjunta pretenden ser representativos de sus clases más generales. En general, el uso de cualquier ejemplo específico está destinado a ser representativo de su clase, y la no inclusión de componentes, dispositivos, operaciones/acciones y objetos específicos no debe tomarse como limitante. Aunque la presente descripción proporciona descripciones de diversos aspectos específicos con el propósito de ilustrar diversos aspectos de la presente descripción y/o sus aplicaciones potenciales, se debe entender que se producirán variaciones y modificaciones para los expertos en la técnica. En consecuencia, debe entenderse que la invención descrita en la presente descripción es al menos tan amplia como se reivindica, y no se define más estrictamente por aspectos ilustrativos particulares proporcionados en la presente descripción.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sujetador (100) que comprende:

un primer extremo (104);

un segundo extremo dispuesto de manera opuesta (106); y

una porción alargada (110) intermedia al primer extremo (104) y el segundo extremo (106) y que define un eje longitudinal (108) del sujetador, en donde la porción alargada (110) comprende:

una primera región generalmente cilíndrica (112) adyacente al primer extremo (104), que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110), y que tiene un primer diámetro (01 );

una segunda región generalmente cilíndrica (114) adyacente al segundo extremo (106), que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110), y que tiene un segundo diámetro (02) diferente del primer diámetro (01 ), en donde el segundo diámetro (02) es menor que el primer diámetro (01 ); y

una zona de transición (116) que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110) y que conecta la primera región (112) y la segunda región (114), la zona de transición (116) que comprende:

una región redondeada (118) que comprende un reborde que define un radio de curvatura en un intervalo de 0,005 mm a 0,5 mm (0,0002 pulgada a 0,02 pulgada); y

una región cónica (120) intermedia a la primera región (112) y la región redondeada (118) y que comprende una superficie angulosa (120a) que define un ángulo en un intervalo de 2 grados a 10 grados con relación al eje longitudinal (108) preferentemente define un ángulo en un intervalo de 2 grados a 7 grados con relación al eje longitudinal (108).

2. El sujetador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la región cónica (120) se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110) en un intervalo de 0,79 mm a 1,6 mm (0,031 pulgadas a 0,062 pulgadas).

3. El sujetador (100) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la zona de transición (116) es hiperbólica.

4. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la región cónica (120) comprende una forma de una porción de un cono.

5. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el reborde define un radio de curvatura en un intervalo de 0,03 mm a 0,2 mm (0,001 pulgadas a 0,009 pulgadas).

6. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la región cónica (120) es una primera región cónica y la zona de transición (116) comprende además:

una segunda región cónica (122) que comprende una superficie angulosa (122a) que define un ángulo en un intervalo de 30 grados a 70 grados con relación al eje longitudinal,

en donde la región redondeada (118) es intermedia a la primera región cónica (120) y la segunda región cónica (122).

7. El sujetador de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la región redondeada (118) es una primera región redondeada y la zona de transición (116) comprende además:

una segunda región redondeada (124) que comprende un reborde que define un radio de curvatura en un intervalo de 2,54 mm a 25,4 mm (0,1 a 1 pulgada),

en donde la región cónica (120) es intermedia a la primera región redondeada (118) y la segunda región redondeada (124).

8. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sujetador (100) se selecciona del grupo que consiste en un pasador roscado, un perno de bloqueo, un perno y un sujetador ciego

9. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (114) comprende al menos una de las roscas y una ranura.

10. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el sujetador (100) se adapta para instalarse en un agujero en una estructura, el agujero tiene un diámetro mayor que el segundo diámetro (02).

11. El sujetador (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la estructura es una parte de la aeronave.

12. El sujetador (100) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la segunda región (114) comprende al menos una de las roscas internas y las roscas externas.

13. Un método para sujetar, el método que comprende:

insertar un segundo extremo (106) de un sujetador (100) en un agujero en una estructura, el sujetador (100) que incluye:

un primer extremo (104);

el segundo extremo (106) dispuesto opuesto al primer extremo (104); y

una porción alargada (110) intermedia el primer extremo (104) y el segundo extremo (106) y que define un eje longitudinal (108) del sujetador (100), en donde la porción alargada (110) comprende:

una primera región generalmente cilíndrica (112) adyacente al primer extremo (104), que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110), y que tiene un primer diámetro (01);

una segunda región generalmente cilíndrica (114) adyacente al segundo extremo (106), que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110), y que tiene un segundo diámetro (02) diferente del primer diámetro (01), en donde el segundo diámetro (02) es menor que el primer diámetro (01); y una zona de transición (116) que se extiende una distancia a lo largo de la porción alargada (110) y que conecta la primera región (112) y la segunda región (114), la zona de transición (116) que comprende:

una región cónica (120) intermedia a la primera región (112) y la región redondeada (118) y que comprende una superficie angulosa (120a) que define un ángulo en un intervalo de 2 grados a 10 grados con relación al eje longitudinal (108); después de insertar, poner en contacto a la fuerza el agujero con la zona de transición (116) del sujetador (100) al menos presionando el sujetador (100) y tirando del sujetador (100); y asegurar el sujetador (100) dentro del agujero mediante un ajuste por fricción entre la primera región (112) del sujetador (100) y el agujero.