MX2007011651A

MX2007011651A - Sujetadores de interferencia revestidos de alta funcionalidad para aplicaciones compuestas.

Info

Publication number: MX2007011651A
Application number: MX2007011651A
Authority: MX
Inventors: Michael U March; Oviedo Arciniega
Original assignee: Alcoa Global Fasteners Inc
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-02-11
Also published as: EP1903221A3; BRPI0703097B1; US20160097418A1; ES2361197T5; ATE503935T1; JP2008075876A; US8573910B2; AU2007216793B2; CN101153623B; DE202007019651U1; DE202007019163U1; BRPI0703097A2; CA2603635C; US20100278616A1; KR100915180B1; WO2008036666A2; US20140056664A1; AU2007216793A1; CA2603635A1; DE602007013505D1

Abstract

Un sujetador roscado y un método mejorado para asegurar objetos de trabajo de materiales compuestos. En modalidades particulares, la presente invención se refiere a un sujetador que incluye un perno y un revestimiento preformado que se puede colocar alrededor del perno para usar en aplicaciones de interferencia.

Description

SUJETADORES DE INTERFERENCIA REVESTIDOS DE ALTA FUNCIONALIDAD PARA APLICACIONES COMPUESTAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sujetador de rosca mejorado y un método para asegurar piezas de trabajo de materiales compuestos. En modalidades particulares, la presente invención se relaciona con un sujetador que incluye un seguro y una funda preformada que puede colocarse alrededor del seguro para usarse en aplicaciones de interferencia. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cada vez más los materiales de compuestos de grafito están siendo incorporados en las estructuras para aviones . El uso de compuestos de grafito aumenta la fuerza, la vida, reduce el peso, reduce el consumo de gasolina, aumenta la carga útil, entre otros beneficios. Sin embargo, mientras estos nuevos materiales son usados, es necesario vencer nuevos desafíos en la tecnología de los sujetadores cuando se comparan con las típicas estructuras metálicas. Los sujetadores aeroespaciales existentes no pueden instalarse con seguridad en condiciones de interferencia en estructuras de grafito o estructuras mixtas metálicas compuestas de grafito. Tradicionalmente, los sujetadores aptos para ajuste son empleados para evitar problemas de delaminación compuesta y falla estructural potencial que hace inseguro el uso de estos sujetadores. Como resultado, los sujetadores se instan en agujeros espaciados que provocan la reducción del funcionamiento dinámico de unión, huecos en la estructura, y otras prevenciones estructurales . El hueco resultante entre la parte de mango sujetador y el hueco previene el contacto uniforme de los componentes estructurales. En consecuencia, la disipación segura de corriente/energía de rayo, y corrientes electro-magnéticas es una preocupación mayor. Actualmente, los productores de aviones recurren a la elaboración de métodos alternativos caros y muchas veces riesgosos para dar con la estructura adecuada. Por ejemplo, el cobre, u otra cinta de baja conducción, pueden ser incorporados en la superficie de piezas de trabajo para proporcionar una trayectoria preferencial de baja resistencia para cualquier corriente.

Además, una película adhesiva conteniendo una película portadora de fibra conductora capaz de conducir altas corrientes entre dos piezas de trabajo puede ser utilizada. Sin embargo, ambos métodos son muy caros y no son un camino rentable para proporcionar la disipación segura de corriente . Además, los sujetadores del arte previo no pueden instalarse con cantidades significativas de sellador, tal como se requiere en la mayoría de estructuras de avión. Si se emplea suficiente sellador durante la instalación, el coeficiente de fricción entre el conjunto de sujetadores y las piezas de trabajo se reduce en la capacidad de instalación impedida. Además, cualquier exceso de sellador no puede fluir fuera de la ensambladura. Además, los seguros del arte previo con cubiertas de acoplamiento fabricados para aplicaciones de interferencia son solamente capaces de instalarse en materiales compuestos de 100% grafito. Además, estos sujetadores están limitados a aplicaciones de longitudes cortas y diámetros pequeños. Los sujetadores del arte previo no pueden ser instalados en ninguna estructura compuesta/metálica y la mayoría de las estructuras compuestas del 100 %. Además, los sujetadores del arte previo para aplicaciones de interferencia están solamente disponibles en capacidades de fuerza de rango de carga de corte. Los collarines utilizados en estos sujetadores son típicamente de titanio puro comercial y están sujetos a movimiento lento a temperaturas ligeramente elevadas. Así, hay una necesidad de proporcionar un sujetador que permita aplicaciones de interferencia sin la posibilidad de delaminación y falla estructural. Es necesario también, proporcionar un sujetador que puede ser usado en una variedad de aplicaciones diferentes. El uso de un sujetador en una variedad de estructuras compuestas/metálicas es necesario. Además, hay una necesidad de proporcionar sujetadores que proporcionen la disipación segura de corrientes eléctricas causadas por rayos y/o electricidad estática. Los sujetadores que permiten contacto uniforme de los componentes estructurales proporcionarán la disipación necesaria y una solución segura y más rentable con los problemas que implican corrientes eléctricas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto de la presente invención, se describe un sujetador que tiene un seguro. El miembro de seguro incluye una parte de mango cilindrica lisa alargada y una cabeza alargada para acoplarse con la funda. En algunas modalidades, hay una cabeza avellanada o saliente para hacer unión con un extremo acampanado de la funda. El miembro de seguro incluye también una parte roscada y una parte frágil axialmente alineada con la parte de mango cilindrica lisa. La parte frágil incluye una parte de ranura de atracción que tiene ranuras de atracción circulares adaptadas para ser agarradas para aplicar una fuerza axial relativa para atraer el miembro de seguro dentro de la funda. El miembro de seguro incluye una ranura de interrupción entre la parte roscada y la parte frágil. Mientras se instala el sujetador, la parte frágil es separada en la ranura de interrupción. El seguro incluye una parte de transición entre la parte de mango cilindrica lisa y la parte roscada diseñada y optimizada para reducir al mínimo la fuerza de instalación requerida para las altas condiciones de interferencia resultado de la instalación. En modalidades ejemplares, la parte de transición puede ser estrecha y tener un ángulo menor que o igual a 20 grados del mango de seguro. En otras modalidades, la parte de transición reduce el diámetro radial del mango de seguro entre 0.010 centímetros a aproximadamente 0.0127 cm. (0.004 a aproximadamente 0.005 pulgadas) sobre una distancia de 0.0254 a 0.7366 cm. (0.010 a 0.290 pulgadas) entre la parte lisa y la parte roscada. En otras modalidades, el sujetador comprende además una cubierta y medios de sujeción con abrazaderas para asegurar en forma conjunta piezas de trabajo. Los medios de sujeción con abrazaderas pueden comprender un collarín o miembro de tuerca o cualquier otro medio conveniente para sujetar la pieza de trabajo junto con el seguro y la funda. El sujetador se instala a través de agujeros alineados localizados en dos o más piezas de trabajo. En algunas modalidades, uno de los agujeros a través de las piezas de trabajo incluye un avellanado, o radio de entrada, sobre su abertura externa. La funda, adaptada para ajustarse sobre la parte de mango cilindrica lisa, incluye una parte tubular y un extremo alargado para ajustarse con la superficie externa de la pieza de trabajo. En algunas modalidades, hay un extremo acampanado para ajustarse con la parte avellanada en las piezas de trabajo. La funda tiene una longitud mayor que el espesor máximo total de las piezas de trabajo para unirse en la posición de los agujeros alineados. La parte tubular de la funda tiene un diámetro interior menor que el diámetro de la parte de mango cilindrica lisa y un diámetro externo determinado para permitir el ajuste de la funda en los agujeros espaciados alineados de las piezas de trabajo. En un aspecto, el miembro de seguro tiene una parte de mango cilindrica lisa con un diámetro mayor que el diámetro máximo interior de la funda. Cuando la parte de mango cilindrica lisa entra dentro y jala a través de la funda, la funda se expande en forma radial en un ajuste de interferencia con las paredes de los agujeros de las piezas de trabaj o . El miembro de collarín tubular se adapta para asegurarse sobre la parte roscada del miembro de seguro incluyendo un avellanado para permitir al collarín proporcionar una separación sobre la funda, y una parte de reborde anular en un extremo para el ajuste con la otra superficie externa de las piezas de trabajo. El miembro de collarín incluye una parte de mango cilindrica extendida que tiene un diámetro externo uniforme adaptado para ser forjado en la parte roscada del seguro. En otra modalidad, el miembro de tuerca se adapta para ajustarse a la parte roscada del miembro de seguro incluyendo un avellanado para permitir al miembro de tuerca proporcionar la separación sobre la funda, y una parte de reborde anular en un extremo para unirla con la otra superficie externa de las piezas de trabajo. El miembro de tuerca incluye una parte roscada, que se rosca sobre la parte roscada del seguro para asegurar el sujetador a las piezas de trabajo. En otro aspecto, el miembro de funda incluye lubricación sobre la superficie de diámetro interior para reducir la fricción mientras la parte de mango cilindrica lisa del seguro entra en la funda. La superficie de diámetro externo de la funda y/o el diámetro interior de los agujeros alineados tiene una superficie más áspera. En modalidades particulares, el coeficiente de fricción entre la superficie interior de la funda y la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro es menor que el coeficiente de fricción entre la superficie externa de la funda y el diámetro interior de los agujeros, permitiendo a la funda extenderse en forma radial sobre la inserción de la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro para estar en un ajuste de interferencia. En un aspecto adicional, se describe un sujetador que tiene la capacidad de ser instalado en estructuras compuestas, metálicas, o compuestas/metálicas. Por ejemplo, el sujetador divulgado podría instalarse en, por ejemplo, compuestos de grafito, titanio, aluminio, o en una mezcla de estos componentes . En otro aspecto, como consecuencia de la interferencia del sujetador, los espacios entre el sujetador y la estructura son eliminados, proporcionando así buena conductividad eléctrica entre los componentes. Por consiguiente, se reduce el potencial para chispas eléctricas, proporcionando un sujetador más seguro para emplearse en aplicaciones aeroespaciales . En otro aspecto, el sujetador tiene capacidad de interferencia de 0.127 a 0.0254 centímetros (0.0005 a 0.0100 pulgadas) en estructuras compuestas y/o metálicas sin el riesgo de delamina'ción compuesta o daño. En un aspecto adicional de la presente invención, el sujetador tiene una capacidad de sujeción funcional de aproximadamente 0.15748 a aproximadamente 0.3556 centímetros (0.062 a aproximadamente 0.140 pulgadas). Otros objetos, características, y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones agregadas, tomadas en conjunto con los dibujos adjuntos. DIBUJOS Los aspectos precedentes y ventajas de la presente invención se harán más fácilmente evidentes y entendidos con referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se tome en conjunto con los dibujos de acompañamiento, en donde : La Figura 1 ilustra una modalidad ejemplar del sujetador mostrando el seguro y la funda del sujetador, el seguro teniendo una cabeza a nivel alargada. La Figura 2 ilustra otra modalidad ejemplar del sujetador mostrando el seguro y la funda del seguro, el seguro teniendo una cabeza saliente alargada. La Figura 3 ilustra otra modalidad del sujetador mostrando el seguro y la funda del sujetador, el seguro teniendo un área roscada más larga y una parte no frágil y una cabeza a nivel alargada. La Figura 4 ilustra otra modalidad del sujetador mostrando el seguro y la funda del sujetador, el seguro teniendo una cabeza saliente alargada. La Figura 5 ilustra una pluralidad de piezas de trabajo teniendo agujeros alineados para la instalación del sujetador para asegurar las piezas de trabajo unidas. La Figura 6 ilustra una pluralidad de piezas de trabajo teniendo agujeros alineados para la instalación del sujetador para asegurar las piezas de trabajo unidas, la parte externa de una de las piezas de trabajo tiene un avellanado. La Figura 7 ilustra el sujetador ejemplar antes de que el seguro haya sido empujado o jalado a través de la funda. La funda no se ha extendido ni estirado a un ajuste de interferencia deseado. La Figura 8 ilustra el sujetador después de que el seguro ha sido empujado o jalado en posición y también ilustra el collarín colocado en el seguro antes de ser forjado. La Figura 9 ilustra el sujetador con el collarín forjados en la parte roscada del seguro para asegurar el sujetador antes de la separación del extremo del seguro. La Figura 10 ilustra el sujetador en una posición sujetada, instalada, después de la separación del extremo del seguro. DESCRIPCIÓN DETALLADA Se describe un sujetador para asegurar una pluralidad de piezas de trabajo unidas 105, 110 y adaptado para ser localizado en agujeros alineados 125, 130 en tales piezas de trabajo. En modalidades ejemplares, el sujetador 10 incluye un miembro de seguro 15, un miembro de funda 20 y un collarín 200. En otras modalidades, el sujetador puede incluir una tuerca instalada en lugar de un collarín. En modalidades ejemplares, las piezas de trabajo 105, 110 pueden ser formadas con una pluralidad de materiales, los materiales incluyendo estructuras compuestas, metálicas, o compuestas/metálicas, o cualquier combinación de las mismas. En modalidades particulares, las piezas de trabajo 105, 110 pueden ser construidas de compuestos de titanio, aluminio, compuestos de grafito, o cualquier combinación de los mismos. Una modalidad del seguro y del acoplamiento de funda 12 se muestra en las Figurasl y 2. El miembro de seguro 15 incluye una parte de mango alargada 40 que termina en un extremo 30 con una cabeza a nivel alargada 37 o cabeza saliente 35. La parte de mango de seguro 40 incluye una parte considerablemente cilindrica lisa 45, una parte roscada 50, y una parte frágil 60. La parte de mango cilindrica lisa se extiende desde la cabeza 35, 37 y esta adaptada para recibirse por la funda de extensión 20.

Después de la parte considerablemente cilindrica lisa 45 hay una parte roscada 50. La parte roscada 50 es generalmente roscada en forma uniforme en toda su longitud. Una parte de transición estrecha 55 combina suavemente la parte roscada 50 con la parte de mango cilindrica lisa 45.

La parte frágil 60 del miembro de seguro 15 se extiende desde la parte roscada 50. La parte frágil 60 incluye una parte cilindrica 70 y una parte de ranura de atracción 75 que tiene ranuras de atracción circulares 75. Una ranura de interrupción 65 que se localiza adyacente a la parte roscada 50 y define la parte más débil del sujetador 10. En algunas modalidades, la parte roscada 50, la ranura de interrupción 65, la parte recta 70 y la parte de ranura de atracción 75 tiene un diámetro máximo que es menor que el diámetro de la parte cilindrica lisa 45 de la parte de mango, la porción de la parte recta 70 tiene un diámetro más pequeño que él de la parte roscada 50 y la parte de ranura de atracción 75. En esta modalidad, el miembro de cubierta de extensión 20 tiene una parte tubular generalmente uniforme 80 que termina en una cabeza moldeada con reborde alargada 85 para recibir la cabeza a nivel 37 o cabeza saliente 35 del miembro de seguro 15. La funda 20 tiene un diámetro interior que es mayor que la parte roscada 50 y las partes frágiles 60 del seguro 15, pero menor que el diámetro de la parte de mango cilindrica lisa 45. El diámetro interior del miembro de cubierta 20 incluye una capa de baja fricción sobre su superficie 90 para facilitar el movimiento del miembro de seguro 15 dentro de la funda 20 durante la instalación. En una modalidad particular, el miembro de funda 20 es cubierto con una capa de baja fricción para eliminar la resistencia entre la parte de mango cilindrica lisa 45 del miembro de seguro 15 y la superficie del diámetro interior 90 de la parte tubular de la cubierta 80. La capa de baja fricción sobre el diámetro interior de la funda permite al miembro de seguro 15 deslizarse a través del miembro de funda 20 más fácil debido a la carga de fricción reducida. Además, la capa en el interior de la superficie de diámetro 90 permite la instalación del sujetador para funcionar cuando los sujetadores son instalados con cantidades mínimas, moderadas, o pesadas de sellador sobre el sujetador y en la unión instalada. Otra modalidad del sujetador se ilustra en las Figuras 3 y 4. En esta modalidad, el miembro de seguro 15 incluye una parte de mango alargada 40 que termina en un extremo 30 con una cabeza alargada 35, 37. Esta modalidad también puede tener una cabeza saliente 37 como se muestra en la modalidad en la Figura 2. La parte de mango de seguro 40 incluye una parte substancialmente cilindrica lisa 45, una parte roscada 50, pero no incluye una parte frágil. La parte de mango cilindrica lisa se extiende desde la cabeza 35, 37 y esta adaptada para ser recibida por la funda de extensión 20. Siguiendo la parte substancialmente cilindrica lisa 45 hay una parte roscada 50. La parte roscada 50 es generalmente roscada en forma uniforme en toda su longitud. Una parte de transición estrecha 55 combina suavemente la parte roscada 50 con la parte de mango cilindrica lisa 45. Las piezas de trabajo 105, 110 tienen agujeros alineados 125, 130 se muestran en las Figuras 5 y 6. El acoplamiento del sujetador 10 se extiende por los agujeros alineados 125, 130 para asegurar las piezas de trabajo 105, 110. La superficie externa de las piezas de trabajo 115 recibe la cabeza alargada de la funda. Como se ha visto en la modalidad representada en la Figura 6, la apertura en la pieza de trabajo exterior 105 termina en su superficie externa 115 en una porción de avellanado 120, o en una porción de radio de entrada, que se forma para recibir el reborde alargado 85 del miembro de funda de extensión 20. El diámetro externo de la parte tubular de la funda 80 delante del miembro de seguro 15 empujado o atraído al miembro de funda 20 es más pequeño que el diámetro de los agujeros colocados en las piezas de trabajo 105, 110. En consecuencia hay un espacio entre el diámetro exterior de la funda y el diámetro interior de los agujeros como se muestra en la Figura 7. El diámetro exterior de la parte tubular de funda 80, en su estado predilatado, y el diámetro de los orificios proporcionan un ajuste moderado cuando la parte tubular del miembro de funda 20 se localiza dentro de los agujeros. Durante la instalación, como el miembro de seguro 15 es empujado o atraído a través de la funda, la funda se extiende en forma radial a un ajuste de interferencia deseado con las paredes de los agujeros 125, 130 a través de las piezas de trabajo 105, 110 mientras la parte de mango de seguro se inserta dentro del miembro de funda 20 como se representa en la Figura 8. En esta manera, el miembro de funda 20 protege las superficies de los agujeros espaciados desde la parte de mango de seguro, y así, elimina la delaminación de la pluralidad de piezas de trabajo cuando el seguro es empujado o atraído dentro del miembro de funda 20. La parte de transición estrecha 55 esta diseñada y optimizada para reducir la fuerza de instalación requerida para las condiciones de alta interferencia resultado de la instalación del miembro de seguro 15 en el miembro de cubierta 20. La parte de transición 55 tiene un ángulo de entrada superficial que reduce la fuerza necesaria para la instalación. Ya que menos fuerza es necesaria para instalar el sujetador 10 dentro de la condición de interferencia, el sujetador 10 cuenta con longitudes de ranura más grandes mientras disminuye la extensión de cubierta y la falla prematura de cubierta. En modalidades ejemplares, la parte de transición 55 puede estrecharse y tener un ángulo menor que o igual a 20 grados del mango de seguro mientras el diámetro disminuye en forma radial desde la parte de mango lisa a la parte de rosca. En la modalidad ilustrada, el diámetro de la parte de transición 55 es angosto y disminuye en una manera uniforme. Sin embargo, la parte de transición puede ser de cualquier forma tan grande como el radio de las disminuciones del mango de seguro. Por ejemplo, la parte de transición podría ser de un radio ligero que disminuye la forma a una curva convexa, una curva cóncava o una curva con forma de S, o estar en una configuración que permitiría una reducción del radio entre la parte de mango lisa y la parte roscada del seguro. En estas modalidades, la parte de transición 55 reduce el radio del mango de seguro entre 0.01016 a aproximadamente 0.0127 centímetros (0.004 a aproximadamente 0.005 pulgadas) sobre una distancia de .0254 a 0.7366 centímetros (0.010 a 0.290 pulgadas). En modalidades ejemplares, la funda 20 se extiende en forma radial entre .00762 y 0.03048 centímetros (0.003 y 0.012 pulgadas) mientras el sujetador es instalado. En una modalidad ejemplar, la interferencia del sujetador 10 con las piezas de trabajo 105, 110 es de aproximadamente 0.00127 a 0.0254 centímetros (0.0005 a 0.0100 pulgadas). Como consecuencia de la interferencia del sujetador, del sujetador divulgado 10, los huecos entre el sujetador 10 y las estructuras de las piezas de trabajo son eliminados. Por consiguiente, se proporciona buena conductividad eléctrica entre los componentes. Se reduce el potencial para chispas eléctricas haciendo el sujetador 10 más seguro para emplearse en aplicaciones aeroespaciales . En modalidades ejemplares, la superficie del diámetro externo de la funda 20 y/o el diámetro interior de los agujeros 125, 130 es más áspera o gruesa. Proporcionando una superficie más áspera sobre estas dos áreas, el coeficiente de fricción entre la superficie externa 95 del miembro de funda 20 y la superficie del diámetro interior 135 de los agujeros 125, 130 se aumenta. Esencialmente el coeficiente de fricción y/o la fuerza de empuje o atracción del seguro 15 en el miembro de cubierta 20 debe ser inferior que el coeficiente de fricción y/o que la carga entre la superficie del diámetro externo de la cubierta 95 y la superficie del diámetro interior 135 de los agujeros para proporcionar la extensión radial de la parte tubular 80 de la cubierta 20. Sin el coeficiente diferencial de fricción, la cubierta 20 puede ser atraída dentro de los agujeros antes de la instalación. En modalidades ejemplares, la superficie más áspera externa de la funda y/o de la superficie interior de los agujeros combinados con la lubricación sobre la superficie interior 90 del miembro de funda 20 previene el estiramiento excesivo de la funda 20 durante la instalación. El coeficiente de fricción entre la superficie externa 95 de la funda y la superficie interior 135 de los agujeros es mayor que el coeficiente de fricción entre la superficie interior de la funda y el mango cilindrico liso del miembro de seguro. Por consiguiente, la funda 20 se extiende en forma radial en la posición de interferencia y el estiramiento de la cubierta 20 disminuye. En usos ejemplares, la diferencia en el coeficiente de fricción permitirá el estiramiento del miembro de cubierta 20 para ser reducido en menos de 0.127 centímetros (0.050 pulgadas) . Además, las características de las superficies de la cubierta 20 cuentan con el empleo de sellador en la ensambladura y sobre el sujetador 10. En modalidades ejemplares, la geometría de la parte de transición de ángulo perfecto 55 del miembro de seguro 15 es diseñada para reducir al mínimo la fuerza de instalación necesaria para instalar el sujetador 10 en las condiciones de interferencia de hasta 0.0254 centímetros (0.010 pulgadas) . La geometría diseñada permite la fuerza aplicada cuando se inserta el seguro que se aplicará perpendicular a la parte de transición de ángulo 55, en vez de paralela a la inserción del miembro de seguro 15 como con la geometría de transición diedro tradicional. Una fuerza inferior es necesaria para insertar el miembro de seguro 15. Como consecuencia de la fuerza inferior requerida, el sujetador 10 puede ser instalado con una variedad más grande de piezas de trabajo, incluyendo estructuras metálicas, compuestas y metálicas/compuestas. La geometría de transición, la parte de transición estrecha 55, sobre el miembro de seguro 15 también es importante ya que permite funcionalidad con longitudes de sujeción mucho más grandes sin la extensión de cubierta excesiva y/o falla de cubierta prematura. Para sujetar con abrazaderas totalmente las piezas de trabajo juntas, se emplea un medio de sujeción con abrazaderas. El medio de sujeción con abrazaderas podría ser el miembro de tuerca roscado 250 representado en la Figura 3 o el miembro de collarín 200 ilustrado en la Figura 8. Otro medio de sujeción con abrazaderas también puede ser utilizado para asegurar las piezas de trabajo juntas . En una modalidad, un collarín tubular formado simétricamente 200 de un material preseleccionado se coloca sobre el seguro instalado y el acoplamiento de funda 12 como se ilustra en la Figura 8. Como las piezas de trabajo 105, 110 se aseguran juntas, el collarín estará en alineación radial con la parte roscada del miembro de seguro 15. El collarín 200 tiene una parte avellanada 215 que esta adaptada para ser localizada sobre el mango de seguro y un cuerpo de barreno de collarín, el diámetro interior del cuerpo de barreno 210 siendo seleccionado para proporcionar separación a los agujeros de atracción 75 y la parte roscada 50 del seguro 15. La geometría del collarín es de volumen equilibrado. Considerablemente, el espesor de la pared del collarín 200 es uniforme y esta formado simétricamente para forjarse en la parte roscada 50 para proporcionar la carga de abrazadera deseada. Como se ilustra en la Figura 3, otra modalidad del sujetador 10 utiliza un miembro de tuerca 250 para asegurar las piezas de trabajo juntas. El miembro de tuerca 250 incluye una parte roscada 255 que se acopla con la parte roscada 50 del miembro de seguro. Tanto el miembro de collarín 200 o el miembro de tuerca 250 tienen una parte avellanada 215 en un extremo que permite al collarín 200 o tuerca 250 quitar el componente de funda 20. Así, la parte avellanada 215 tiene un diámetro mayor que el diámetro externo de la funda 20. Por consiguiente, el sujetador instalado 10 tiene una altura y peso reducido. Esto hace al sujetador 10 una solución mucho más rentable que sujetadores anteriores. Tanto el collarín 200 o el miembro de tuerca 250 incluyen también un reborde alargado 220 en un extremo. Se proporciona el reborde 220, que esta unido con las superficies externas 140 de la pluralidad de piezas de trabajo, para tener un área predeterminada de unión para distribuir la instalación y cargas finales de abrazadera sobre las superficies externas 140 de las piezas de trabajo 105, 110. Cuando las piezas de trabajo 105, 110 incluyen al menos un material compuesto, el área de unión del reborde 220 se selecciona para ser suficiente para resistir la delaminación o deformación localizada del material compuesto en las superficies externas de las piezas de trabajo 105, 110. El miembro de collarín del sujetador 10 es forjado con la parte roscada del miembro de seguro 15 como se muestra en la Figura 9. En modalidades particulares, la geometría de collarín optimizada equilibrada con las formas roscadas existentes e instrumentos de instalación permite que el collarín se forje en la parte roscada 50. El collarín 200 puede ser forjado en aproximadamente de 40 a 60 % de la profundidad de las roscas 50 mientras mantiene el control del material de collarín y alcanza una siguiente carga/precarga alta con abrazadera. Una abrazadera siguiente de sujetador superior 10 aumenta considerablemente el funcionamiento de ensambladura dinámica y la vida de la estructura de avión. En modalidades particulares, la abrazadera/precarga superior oscila en aproximadamente 50 a 96 % de la resistencia a la tracción mínima del sujetador instalado. En modalidades más ejemplares, la abrazadera/precarga superior oscila en aproximadamente 78 % de la resistencia a la tracción mínima. En sujetadores típicos, la abrazadera/precarga superior oscila solamente en aproximadamente 50 % de la resistencia a la tracción mínima. Además, el ajuste parcial, controlado de la parte roscada 50 del miembro de seguro 15 cuenta con un flujo sellador significativo y uniforme durante la instalación. El funcionamiento mecánico del sujetador 10 no se reduce con este flujo sellador. El ajuste forjado y controlado del collarín 200 es también una mejora comparado con sujetadores del arte previo. En aplicaciones típicas, existe un hueco inherente entre las roscas internas y externas del miembro de seguro y el collarín o tuerca. Además, el lado de no presión del sujetador 10 y los avellanados del collarín o tuerca tiene huecos entre los componentes. El sujetador 10 divulgado aquí crea el contacto total en ambos lados de la parte roscada 50 del seguro 15, eliminando huecos. En consecuencia el sujetador tiene mejor conductividad y proporciona un sujetador más seguro para condiciones aeroespaciales, y además mejora la reducción de combustible . Cuando el collarín 200 es forjado, este es forjado sobre la parte extrema del miembro de funda 20. Por consiguiente, el miembro de funda 20 se comprime sobre la parte de ángulo de transición 55 del seguro 15. En consecuencia la funda 20 y el seguro 15 pueden quitarse entonces como una unidad única si fuera necesario. Esto mejora la eficacia y viabilidad del sujetador 10 instalado en varias aplicaciones mientras mejora también la conductividad.

Una puesta en práctica ejemplar del sujetador instalado 10 se ilustra en la Figura 9. El sujetador 10, con el seguro que tiene un manga de longitud predeterminada se puede seleccionar para sujetar la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110 teniendo una sujeción que varía en espesor total de un espesor total mínimo a un máximo. Ya que es deseable tener la cubierta que abarca la longitud de sujeción entera, la cubierta se predetermina para tener una longitud no menor que la anchura total máxima de la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110. Para aplicaciones particulares del sujetador divulgado, él 110 % del funcionamiento mecánico mínimo se alcanza con una capacidad de sujeción funcional de aproximadamente 0.345 centímetros (0.136 pulgadas). Los sujetadores típicos tienen solamente una capacidad de sujeción funcional de aproximadamente 0.15748 centímetros (0.062 pulgadas). Con una discrepancia de capacidad de sujeción funcional más grande se hace más versátil el sujetador 10 para ser usado en aplicaciones diferentes. Para instalar el sujetador 10, la funda se coloca en el seguro tal como se representa en la Figura 1. La funda 20 y el seguro 15 se colocan entonces en los agujeros alineados de las piezas de trabajo 105, 110 de modo que una longitud suficiente de la parte frágil del seguro 15 se extiende más allá de la superficie externa de la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110 de modo que el instrumento puede sujetar las ranuras de atracción 75 del miembro de seguro 15 para atraer habilidad. Mientras el miembro de seguro 15 es atraído por el instrumento, la parte de mango cilindrica lisa 45 del miembro de seguro 15 será atraído dentro del miembro de funda 20 provocando que la funda 20 se extienda en forma radial al exterior. La magnitud de esta extensión es una función de la fricción y fuerza requeridas entre la parte de seguro de mango cilindrica lisa 45 y la superficie del diámetro interior 90 de la funda y la fricción y fuerza entre el diámetro externo de la funda 95 y el diámetro interior de los agujeros 135 en la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110. Entonces el miembro de collarín 200 es colocado sobre el miembro de seguro 15 y la funda 20 de modo que la parte de reborde 220 se coloca contra la superficie de la pieza de trabajo 140. En este punto, un instrumento forjado se emplea para forjar el miembro de collarín 200 en la parte roscada 50 del miembro de seguro, cerrando el sujetador 10 en su lugar. En otra modalidad, para instalar el sujetador 10, la funda se coloca en el seguro tal como se representa en la Figura 3. La funda 20 y el seguro 15 se colocan entonces en los agujeros alineados de las piezas de trabajo 105, 110. El seguro 15 es empujado dentro de la funda 20 de modo que una longitud suficiente de la parte roscada del seguro 15 se extiende más allá de la superficie externa de la pluralidad de piezas de trabajo 105, 110 de modo que la parte roscada de la tuerca 250 puede acoplarse con la parte roscada del seguro. La tuerca 250 se instala entonces y se aprieta para finalizar la instalación. Así, se divulga un sujetador único 10 proporcionando una ajuste de interferencia dentro de estructuras compuestas, metálicas, y metálicas/compuestas. El sujetador 10 proporciona un funcionamiento mejorado de ensambladura dinámico como consecuencia de la mejor interferencia del sujetador y de las cargas mayores de abrazadera. La geometría de varios componentes cuenta con las condiciones de interferencia mientras elimina la delaminación y la falla potencial estructural. La interferencia elimina espacios entre el sujetador 10 y la estructura, proporcionando buena conductividad eléctrica y reduciendo el potencial para chispas eléctricas, aumentando la seguridad de la estructura 10. Mientras la descripción anterior contiene muchas particularidades, estas no deberían ser limitaciones consideradas sobre el alcance de la invención, pero más bien una demostración de modalidades de las mismas . El sujetador y usos descritos aquí incluyen cualquier combinación de especies diferentes o modalidades descritas. En consecuencia no esta previsto que el alcance de la invención de ningún modo se limite según la descripción anterior. Varios elementos de las reivindicaciones y las reivindicaciones mismas pueden ser combinados en cualquier combinación, conforme a las enseñanzas de la presente invención, la cual incluye las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un sujetador adaptado para localizarse en agujeros a través de dos o más piezas de trabajo, el sujetador caracterizado porque comprende: Un miembro de seguro que tiene una cabeza de seguro alargada, una parte de mango cilindrica lisa que tiene un diámetro externo, una parte de transición estrecha uniendo la parte de mango cilindrica lisa con una parte roscada, la parte de transición estrecha es de un ángulo menor que o igual a 20 grados.
2. El sujetador de la reivindicación 1 caracterizado porque comprende además: Una funda adaptada para ajustarse sobre la parte de mango cilindrica lisa, la funda que tiene una longitud mayor que o igual a una profundidad de los agujeros alineados, la funda tiene una cabeza alargada en un extremo, y una parte tubular que tiene un diámetro interior menor que el diámetro externo de la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro y un diámetro externo menor que el diámetro de los agujeros alineados; y En donde la funda se extiende en forma radial sobre la inserción de la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro en los agujeros alineados y la ranura de interrupción tiene una fuerza axial al menos igual a la carga axial máxima requerida para atraer el miembro de seguro totalmente dentro de los agujeros alineados, la parte de mango cilindrica lisa que extiende la funda en una ajuste de interferencia con las piezas de trabajo.
3. El sujetador de la reivindicación 2 caracterizado porque el coeficiente de fricción entre la superficie interna de la funda y la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro es menor que el coeficiente de fricción entre la superficie externa de la funda y el diámetro interior de los agujeros para reducir la cantidad de extensión de la funda que permite a la parte de mango cilindrica lisa extender la cubierta en un ajuste de interferencia con las piezas de trabajo de aproximadamente 0.00127 a 0.0254 centímetros (0.0005 a 0.0100 pulgadas) .
4. El sujetador de la reivindicación 1 caracterizado porque comprende además un miembro de collarín tubular adaptado para ajustar sobre la parte roscada, el miembro de collarín que tiene una parte de reborde anular en un extremo, una parte de mango del collarín adaptada para ser forjada en la parte roscada del seguro, y un avellanado alargado entre la parte de reborde y la parte de mango de collarín, el avellanado tiene un diámetro interno mayor que el diámetro externo de la funda; y el miembro de seguro tiene una parte frágil que tiene ranuras circulares de atracción, y una ranura de interrupción entre la parte roscada y la parte frágil, la ranura de interrupción es la parte más débil de dicho miembro de seguro y esta adaptada para fracturarse en una carga predeterminada; y donde la parte frágil puede ser cortada desde el mango de seguro en la ranura de interrupción después de que el miembro de collarín es forjado sobre la parte roscada.
5. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque comprende además un miembro de tuerca tubular que tiene una parte de reborde anular en un extremo, una parte de tuerca roscada adaptada para acoplarse con la parte roscada del seguro, y un avellanado alargado con un diámetro interno mayor que el diámetro externo de la funda.
6. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el ajuste de interferencia del sujetador con la pluralidad de piezas de trabajo es de aproximadamente 0.00127 a aproximadamente 0.0254 centímetros (0.0005 a aproximadamente 0.0100 pulgadas) después de la instalación.
7. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque la superficie interior de la funda es recubierta con una capa de baja fricción para reducir la cantidad de fricción mientras la parte de mango cilindrica lisa del seguro entra en la funda.
8. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el sujetador tiene una precarga alta de abrazadera de aproximadamente 50 a 96 por ciento de una resistencia a la tracción mínima requerida para que el sujetador sea instalado.
9. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el sujetador tiene una precarga promedio de aproximadamente 78 % de resistencia a la tracción mínima requerida para que el sujetador sea instalado .
10. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el sujetador tiene un rango de sujeción de aproximadamente 0.136 pulgadas y mantiene aproximadamente el 110 % del funcionamiento mecánico mínimo .
11. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porgue el sujetador puede ser instalado con o sin sellador.
12. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque los huecos entre el sujetador y la estructura se eliminan proporcionando buena conductividad eléctrica.
13. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque tiene una capacidad de sujeción funcional entre el espesor mínimo y máximo de la pluralidad de piezas de trabajo de aproximadamente 0.136 pulgadas.
14. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque la pluralidad de piezas de trabajo comprende compuestos de grafito, titanio, aluminio, o una mezcla de estos componentes .
15. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el miembro de seguro tiene una cabeza saliente .
16. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el miembro de seguro tiene una cabeza a nivel.
17. El sujetador de la reivindicación 3 caracterizado porque el espacio entre el collarín y la parte roscada del miembro de seguro permite al sellador salir durante la instalación.
18. Un sujetador adaptado para ser localizado en agujeros a través de dos o más piezas de trabajo, el sujetador caracterizado porque comprende: un miembro de seguro que tiene una cabeza de seguro alargada, una parte de mango cilindrica lisa que tiene un diámetro externo, una parte de transición que combina la parte de mango cilindrica lisa con una parte roscada, la parte de transición tiene una longitud de entre aproximadamente 0.0254 y 0.7366 ( 0.010 y .0290 pulgadas), el diámetro de la parte de transición disminuye en forma radial entre aproximadamente 0.01016 y 0.0127 centímetros (0.004 y 0.005 pulgadas) mientras se extiende desde la parte de mango cilindrica lisa a la parte roscada.
19. El sujetador de la reivindicación 18 caracterizado porque comprende además : una funda adaptada para ajustarse sobre la parte de mango cilindrica lisa, la funda tiene una longitud mayor que o igual a una profundidad de los agujeros alineados, la funda tiene una cabeza alargada en un extremo, y una parte tubular que tiene un diámetro interior menor que el diámetro externo de la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro y un diámetro externo menor que el diámetro de los agujeros alineados; y donde la funda se extiende en forma radial sobre la inserción de la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro en los agujeros alineados y la ranura de interrupción tiene una fuerza axial al menos igual a la carga axial máxima requerida para atraer el miembro de seguro totalmente en los agujeros alineados, la parte de mango cilindrica lisa extiende la funda en un ajuste de interferencia con las piezas de trabajo.
20. El sujetador de la reivindicación 19 caracterizado porque el coeficiente de fricción entre la superficie interna de la funda y la parte de mango cilindrica lisa del miembro de seguro es menor que el coeficiente de fricción entre la superficie externa de la funda y el diámetro interior de los agujeros para reducir la cantidad de extensión de la funda que permite a la parte de mango cilindrica lisa extender la funda en un ajuste de interferencia con las piezas de trabajo de aproximadamente 0.00127 a 0.0254 (0.0005 a 0.0100 pulgadas).
21. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque comprende además un miembro de collarín tubular adaptado para ajustarse sobre la parte roscada, el miembro de collarín tiene una parte de reborde anular en un extremo, una parte de mango de collarín adaptada para ser forjada en la parte roscada del seguro, y un avellanado alargado entre la parte de reborde y la parte de mango de collarín, el avellanado tiene un diámetro interior mayor que el diámetro exterior de la funda; y el miembro de seguro tiene una parte frágil que tiene ranuras circulares de atracción, y una ranura de interrupción entre la parte roscada y la parte frágil, la ranura de interrupción es la parte más débil del miembro de seguro y esta adaptada para fracturarse a una carga predeterminada; y en donde la parte frágil puede ser cortada del mango de seguro en la ranura de interrupción después de que el miembro de collarín es forjado sobre la parte roscada.
22. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque comprende además un miembro de tuerca tubular que tiene una parte de reborde anular en un extremo, una parte de tuerca roscada adaptada para acoplarse con la parte roscada del seguro, y un avellanado alargado con un diámetro interior mayor que el diámetro exterior de la funda.
23. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el ajuste de interferencia del sujetador con la pluralidad de piezas de trabajo es de aproximadamente 0.00127 a aproximadamente 0.0254 centímetros (0.0005 a aproximadamente 0.0100 pulgadas) después de la instalación.
24. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque la superficie interna de la funda es cubierta con una capa de baja fricción para reducir la cantidad de fricción mientras la parte de mango cilindrica lisa del seguro entra en la funda.
25. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el sujetador tiene una precarga alta de abrazadera de aproximadamente 50 a 96 por ciento de una resistencia a la tracción mínima requerida para que el sujetador sea instalado.
26. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el sujetador tiene una precarga promedio de aproximadamente 78 % de la resistencia a la tracción mínima requerida para que el sujetador sea instalado .
27. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el sujetador tiene un rango de sujeción de aproximadamente 0.136 pulgadas y mantiene aproximadamente el 110 % de funcionamiento mecánico mínimo.
28. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el sujetador puede ser instalado con o sin sellador.
29. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque los huecos entre el sujetador y la estructura son eliminados proporcionando buena conductividad eléctrica.
30. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque que tiene una capacidad de sujeción funcional entre el espesor mínimo y máximo de la pluralidad de piezas de trabajo de aproximadamente 0.345 centímetros (O .136 pulgadas) .
31. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque la pluralidad de piezas de trabajo comprende compuestos de grafito, titanio, aluminio, o una mezcla de estos componentes.
32. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el miembro de seguro tiene una cabeza saliente .
33. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el miembro de seguro tiene una cabeza a nivel.
34. El sujetador de la reivindicación 20 caracterizado porque el espacio entre el collarín y la parte roscada del miembro de seguro permite al sellador salir durante la instalación. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un sujetador adaptado para pasara través de agujeros a través de piezas de trabajo se describe. El sujetador incluye un miembro de seguro que tienen una parte de transición donde el diámetro de la parte de transición disminuye en forma radial mientras se extiende desde la parte de mango cilindrica lisa a la parte roscada. El sujetador puede comprender también un miembro de funda y medios de abrazadera. Los medios de abrazadera incluyen un collarín, una tuerca o cualquier otro medio de abrazadera posible. En modalidades ejemplares, la s piezas de trabajo pueden formarse con una pluralidad de materiales, los materiales incluyen estructuras compuestas, metálicas o compuestas /metálicas, o cualquier combinación de la mismas. En modalidades particulares, el sujetador tiene capacidad de interferencia de 0.00127 a 0.0254 centímetros (0.0005 a 0.0100 pulgadas) en estructuras compuestas sin el riesgo de delaminación compuesta o daños. Como resultado de la interferencia del sujetador, se eliminan los huecos entre el sujetador y la estructura proporcionando de esta manera buena conductividad eléctrica entre los componentes. Como resultado, se reduce el potencial para chispas eléctricas, proporcionando un sujetador más seguro para usarse en aplicaciones aeroespaciales.