ES2986081T3

ES2986081T3 - Tuerca hueca

Info

Publication number: ES2986081T3
Application number: ES20193553T
Authority: ES
Inventors: Charles G Hutter
Original assignee: Physical Systems Inc
Current assignee: Physical Systems Inc
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2024-11-08
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: BR112017000363B1; US20160208841A1; AU2020202876B2; RU2017102933A3; AU2020202881A1; BR112017000363A2; RU2017102933A; KR20220136504A; KR102607558B1; RU2019118803A; BR122018013986B1; KR102549127B1; KR102452111B1; WO2016007557A3; KR20220134670A; US10161434B2; JP2017525899A; BR122018013980B1; EP3166738A4; ES2826567T3

Abstract

Una tuerca hueca, que comprende: un cuerpo que tiene un núcleo roscado internamente y un primer extremo que tiene una brida que se extiende radialmente hacia afuera; y una arandela cautiva que tiene una abertura interior con un diámetro mayor que el núcleo roscado internamente para permitir la inserción de un sujetador roscado, estando la arandela cautiva formada al menos parcialmente alrededor de la brida que se extiende radialmente hacia afuera generalmente en relación adyacente con el primer extremo y permitiendo una rotación libre con respecto a la tuerca cuando está unida a esta (Fig. 28). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tuerca hueca

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a un diseño de tomillo metálico hueco ligero de acero inoxidable, especialmente para su uso en aplicaciones aeroespaciales, y a un método relacionado de fabricación del tornillo metálico hueco. El tornillo metálico hueco se fabrica por estampación a partir de un disco de chapa metálica generalmente circular en uno o varios pasos para formar un cabezal tubular hueca y un fuste de tornillo con una pared de un grosor de entre 0,2 y 0,7 milímetros. A continuación, el fuste del tornillo se recuece para ablandarlo para el balanceo de la rosca, tras lo cual el tornillo de metal hueco se endurece lo suficiente para cumplir los requisitos aeroespaciales de resistencia de la rosca en un tornillo que es más ligero que un tornillo macizo de tamaño similar y, por tanto, contribuye al ahorro de combustible del avión.

Los tornillos son generalmente conocidos en el arte, y tienden a comprender un fuste de núcleo sólido sobre el que se balancea para formar un conjunto de roscas de tornillo de paso y longitud prescritos. En términos generales, se prefiere un material de acero resistente a la corrosión de alta resistencia (CRES) como material del tornillo, ya que las roscas de CRES endurecido pueden volver a instalarse repetidamente en un receptáculo de agujero roscado sin que se dañe la rosca. Sin embargo, el CRES constituye un material metálico relativamente pesado y, por tanto, no contribuye al ahorro de combustible de los aviones, especialmente cuando la estructura típica del avión incluye varios miles de tornillos de este tipo. Los intentos de utilizar metales más ligeros, como un tornillo de núcleo macizo de aluminio o titanio, se han topado con limitaciones en la capacidad de un mecáni

repetidamente el mismo tornillo sin dañar las roscas debido al gripado.

En el pasado, los tornillos roscados han constado de núcleos macizos, o de un tornillo hueco respaldado por un inserto de núcleo de plástico o similar. Desgraciadamente, la inserción del núcleo de plástico no está exenta de al menos un cierto peso añadido, por lo que el tornillo sigue estando limitado en su contribución al ahorro de combustible del avión.

JP S482907 Y1 divulga una tuerca metálica hueca.

La presente divulgación comprende un tornillo hueco mejorado de metal resistente a la corrosión en el que el tornillo se estampa a partir de un disco generalmente circular de un material metálico seleccionado resistente a la corrosión para proporcionar un espesor de pared del fuste de 0,2 a 0,7 milímetros, seguido de un recocido para ablandar el material metálico, seguido a su vez de un balanceo de la rosca y después de pasos de endurecimiento para proporcionar un tornillo hueco de metal con una resistencia de la rosca suficiente para soportar la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales, y para contribuir al ahorro de combustible del avión proporcionando un tornillo hueco con roscas metálicas resistentes a la corrosión en el que el tornillo hueco tiene aproximadamente un 50% del peso de un tornillo de núcleo macizo fabricado con el mismo material. La presente divulgación satisface estas necesidades y proporciona ventajas adicionales.

Breve descripción de la invención

La presente invención se define por la reivindicación adjunta y se refiere a una tuerca metálica hueca. El tornillo hueco y el método de fabricación del mismo que se describen a continuación no forman parte de la invención tal y como se reivindica actualmente.

Una realización del tornillo hueco tal y como se divulga en la presente incluye un cabezal y un árbol alargado y hueco que se extiende integralmente desde la misma y que está formado por una culata plana de material metálico. El árbol alargado y hueco incluye una porción de fuste y una porción roscada con una pluralidad de roscas en ella. Un mecanismo de accionamiento rotacional puede estar formado integralmente a partir de la culata plana de material metálico y acoplado con el cabezal o el árbol alargado y hueco, y configurado para facilitar el apriete del tornillo hueco por medio de las roscas. En una realización, el mecanismo de accionamiento rotacional es una forma poligonal formada a partir de la culata plana de material metálico, en la que la forma poligonal puede incluir una forma poligonal exterior(por ejemplo, un hexágono). Alternativamente, el mecanismo de accionamiento rotacional puede incluir un rebaje interior (por ejemplo, un rebaje estriado o cruciforme) formado a partir de el cabezal. Dicho rebaje podría estar formado por un cabezal plana o un cabezal redondeado.

En otro aspecto de esta realización, puede formarse una arandela integral a partir de la culata plana de material metálico y extenderse hacia el exterior desde el cabezal. Una arandela cautiva puede formarse al menos parcialmente alrededor de la arandela integral de manera que permita la rotación libre de la arandela cautiva con respecto a la arandela integral, el cabezal y el árbol alargado y hueco. Más concretamente, un borde exterior de la arandela cautiva puede girarse hacia arriba y alrededor de una periferia exterior de la arandela integral para sujetar adyacentemente la arandela cautiva sobre la arandela integral, para intercalar en ella la arandela integral. En una realización, la arandela cautiva puede incluir un material conductor y tener un grosor de entre 0,15 y 0,30 milímetros.

En otros aspectos de esta realización, el tomillo hueco puede incluir un cuerpo alargado y hueco que tenga un diámetro constante. En esta realización, las roscas incluyen un diámetro exterior relativamente mayor que el diámetro exterior de la porción de fuste relativamente lisa. Aquí, una arandela de flotación libre puede deslizarse a lo largo de la porción del fuste y quedar cautiva entre la arandela integral y la porción roscada, cuando se añade antes de balancear las roscas. Alternativamente, el cuerpo alargado y hueco puede estar formado por una porción de fuste que tenga un primer diámetro relativamente mayor que una porción de redistribución que tenga un segundo diámetro relativamente menor, en la que los hilos se imparten a la porción de redistribución durante la etapa de balanceo.

En una realización, el tornillo hueco resultante puede fabricarse a partir de una culata plana de material metálico que incluya un material metálico resistente a la corrosión, como el acero A286, en el que el árbol alargado y hueco incluya un grosor de pared de entre 0,2 y 0,7 milímetros aproximadamente, aunque las roscas tengan una resistencia de entre 1.200 MPa y 1.400 MPa aproximadamente y el peso del tornillo hueco sea aproximadamente la mitad del peso de un tornillo macizo de tamaño y forma similares. Además, puede formarse una nariz en un extremo del árbol alargado y hueco opuesto a el cabezal. En otro aspecto, el árbol alargado y hueco también puede incluir un capuchón en un extremo opuesto a el cabezal, el capuchón configurado para impedir el flujo de fluido a través del cuerpo del tornillo hueco.

En otra realización, el tornillo hueco tal y como se describe en la presente puede incluir un cabezal formada a partir de una culata plana de material metálico y un árbol alargado y hueco formado a partir de la culata plana de material metálico y que se extiende integralmente desde el cabezal. En una realización, el árbol alargado y hueco puede incluir una porción de fuste y una porción roscada que tenga una pluralidad de roscas en ella. Preferiblemente, los hilos tienen una resistencia de unos 1200 MPa a 1400 MPa. La porción roscada puede ser relativamente más larga que la porción de fuste, y las roscas pueden tener un diámetro principal relativamente mayor que el diámetro de la porción de fuste. Además, también puede formarse una arandela integral a partir de la culata plana de material metálico y tener una superficie horizontal ampliada que se extienda radialmente hacia fuera desde el cabezal. Una arandela cautiva puede colocarse debajo de la superficie horizontal ampliada y (opcionalmente) tener un borde exterior doblado generalmente alrededor de una periferia exterior de la arandela integral, intercalando al menos parcialmente la arandela integral en su interior. En otro aspecto de esta realización, una arandela ondulada puede estar intercalada entre la arandela cautiva y la superficie horizontal ampliada de la arandela integral. En cualquiera de las dos realizaciones, la arandela cautiva puede girar libremente con respecto a la arandela integral. Para ello, un mecanismo de accionamiento rotacional formado integralmente a partir de la culata plana de material metálico y acoplado a el cabezal o al árbol alargado y hueco puede estar configurado para facilitar el apriete del tornillo hueco por medio de las roscas, y sobre la arandela cautiva.

En una realización, la porción de fuste y la porción roscada del árbol alargado y hueco tienen un grosor de pared de entre 0,2 y 0,7 milímetros aproximadamente y la arandela cautiva está hecha de un material conductor con un grosor de entre 0,15 y 0,30 milímetros aproximadamente. En otra realización, el mecanismo de accionamiento rotacional puede incluir una forma poligonal exterior o un rebaje interior formado en el cabezal a partir de la culata plana de material metálico, en el que la forma poligonal exterior es un hexágono y el rebaje interior es un rebaje estriado. Alternativamente, el mecanismo de accionamiento rotativo puede incluir un rebaje interior estampado en la parte inferior del árbol alargado y hueco, y a partir de la culata plana de material metálico. En esta realización, se puede formar una nariz en este extremo, especialmente cuando el cabezal es redonda o plana. En este caso, el árbol alargado y hueco está tapado para impedir el flujo a través del cuerpo del tornillo hueco. Preferiblemente, la culata plana de material metálico es un material metálico resistente a la corrosión, como el acero A286.

En otra realización, el tornillo hueco divulgado en la presente puede incluir un cabezal formada a partir de un material metálico de culata plana resistente a la corrosión, como el acero A286. También puede formarse un árbol alargado y hueco con un grosor de pared de entre 0,2 y 0,7 milímetros aproximadamente a partir del material metálico de culata plana resistente a la corrosión y extenderse desde el cabezal. El árbol alargado y hueco incluye preferiblemente una porción de fuste y una porción roscada que tiene una pluralidad de roscas en ella, en la que las roscas tienen una resistencia entre 1200 MPa y 1400 MPa aproximadamente. El tornillo hueco puede incluir además un mecanismo de acoplamiento rotacional, como una forma poligonal o un rebaje formado a partir de el cabezal o el árbol alargado y hueco, y configurado para permitir el apriete del tornillo hueco mediante las roscas. Preferiblemente, el mecanismo de enganche rotacional también está formado por el material metálico de culata plana resistente a la corrosión y puede incluir un cabezal hexagonal o un rebaje estriado.

En otro aspecto de esta realización, el tornillo hueco puede incluir además una arandela integral formada a partir de el cabezal y que tiene una superficie horizontal ampliada y generalmente circular que se extiende radialmente hacia fuera desde el cabezal. A continuación, se coloca una arandela cautiva adyacente a la superficie horizontal ampliada con un borde exterior que se dobla en general alrededor de una periferia exterior de la arandela integral para intercalar en ella, al menos parcialmente, la arandela integral. La arandela cautiva puede girar libremente con respecto a la arandela integral y al cuerpo del tornillo. En una realización, la arandela cautiva puede tener un grosor de 0,15 a 0,30 milímetros y estar hecha de un material conductor. Además, el árbol alargado y hueco puede incluir una nariz tapada y ahusada que tenga un rebaje estriado en su interior y esté situado en un extremo opuesto al cabezal. En este aspecto, el cabezal incluye preferentemente un cabezal redonda, un cabezal plana o un cabezal cónica, en oposición a un cabezal poligonal, como el cabezal hexagonal antes mencionada.

Un método para fabricar el tomillo hueco según se describe en la presente incluye pasos para formar una ventosa poco profunda que tenga una brida de corte áspero que se extienda radialmente hacia fuera en un extremo de la misma a partir de un material metálico generalmente plano, como una pieza en bruto relativamente circular estampada a partir de un balanceo plano de material resistente a la corrosión, como el acero A286. A partir de la ventosa poco profunda puede extruirse un cuerpo alargado y hueco con un grosor de pared de entre 0,2 y 0,7 milímetros aproximadamente. A continuación, como parte de un paso de recorte y aplanado, la brida cortada en bruto que se extiende generalmente de forma radial hacia fuera puede recortarse y aplanarse hasta alcanzar el tamaño y la forma deseados de un cabezal de tornillo(por ejemplo,un cabezal plana o un cabezal redonda). A continuación, el tornillo hueco puede recocerse calentándolo durante aproximadamente 1 hora a una temperatura elevada de unos 950-980 grados Celsius para ablandar al menos el cuerpo alargado y hueco hasta una dureza de unos 79 Rockwell B. A continuación, puede laminarse una pluralidad de roscas en al menos una porción del exterior del cuerpo alargado y hueco reblandecido, formando así el cuerpo alargado y hueco una porción de fuste sustancialmente lisa y una porción roscada, antes de endurecer finalmente el tornillo hueco mediante endurecimiento por precipitación durante unas 16 horas a una temperatura de unos 690-720 grados Celsius en un paso de acabado. En una realización, el tornillo hueco puede tener una dureza final de unos 42 Rockwell C y las roscas pueden tener una resistencia de unos 1200-1400 MPa, y es aproximadamente la mitad del ponderar de un tornillo de núcleo macizo de suficiente resistencia de rosca.

Además, este método puede incluir el redibujado del cuerpo alargado y hueco en una porción de fuste y una porción de redibujado que tenga un diámetro exterior relativamente más estrecho que un diámetro exterior de la porción de fuste. Además, el cabezal del tornillo puede invertirse en una cúpula curvada generalmente central con una falda que se extiende hacia el exterior, y luego reconvertirse en una forma poligonal exterior, y la falda estamparse en una arandela integral. Además, una arandela de forma libre puede formar una arandela cautiva sobre la arandela integral. En el cabezal del tornillo puede estamparse además un estriado o un rebaje cruciforme como mecanismo de accionamiento rotacional. Durante el paso de balanceo, puede insertarse un pasador de estabilidad en el cuerpo alargado y hueco. El pasador de estabilidad incluye preferiblemente un diámetro exterior de aproximadamente el tamaño de un diámetro interior de la porción roscada del cuerpo alargado y hueco. En consecuencia, el pasador de estabilidad proporciona apoyo a la pared periférica interior para evitar el hundimiento hacia el interior durante el paso de balanceo. En otros aspectos de este método, se puede formar una nariz redondeada a partir de un extremo del cuerpo alargado y hueco y se puede estampar un rebaje formado en la parte inferior en un extremo cerrado del cuerpo alargado y hueco.

En otra realización para un método de fabricación del tornillo hueco según lo divulgado en la presente, dichos pasos del método pueden incluir la formación de un cuerpo alargado y hueco que tenga un grosor de pared de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,7 milímetros a partir de un material metálico generalmente plano. A continuación, uno de los extremos del cuerpo alargado y hueco se recorta y aplana hasta obtener el tamaño y la forma deseados de un cabezal de tornillo. A continuación, el tornillo hueco se recuece durante aproximadamente 1 hora a una temperatura elevada de unos 950-980 grados Celsius para ablandar el cuerpo alargado y hueco y el cabezal del tornillo. A continuación, se balancea una pluralidad de roscas sobre al menos una porción del exterior del cuerpo alargado y hueco reblandecido, y el tornillo hueco se endurece finalmente hasta alcanzar una dureza de unos 42 Rockwell C, en la que las roscas tienen una resistencia de unos 1200-1400 MPa.

Este método puede incluir además los pasos de estampar una pieza en bruto relativamente circular a partir de un balanceo plano de material resistente a la corrosión, como el acero A286, redibujar el cuerpo alargado y hueco en una porción de fuste y una porción de redibujar que tenga un diámetro exterior relativamente más estrecho que un diámetro exterior de la porción de fuste, insertar un pasador de estabilidad en el cuerpo alargado y hueco y, a continuación, laminar las roscas en la superficie exterior o externa del cuerpo alargado y hueco. Como se ha mencionado anteriormente, el pasador de estabilidad puede tener un diámetro exterior de aproximadamente el tamaño de un diámetro interior de la porción roscada del cuerpo alargado y hueco, de modo que el pasador de estabilidad pueda soportar la pared periférica del mismo para evitar que se colapse al balancear los hilos.

En otros aspectos de este método, el cabezal del tornillo puede invertirse en una cúpula curva generalmente central con una falda que se extiende hacia fuera. A continuación, la cúpula curva generalmente central puede reconvertirse en una forma poligonal exterior(por ejemplo,un hexágono). A continuación, el faldón se puede estampar en una arandela integral en la que una arandela de forma libre insertada sobre el cuerpo alargado y hueco puede tener un borde exterior doblado sobre una periferia exterior de la arandela integral para intercalar en ella, al menos parcialmente, la arandela integral. Además, puede impartirse un mecanismo de accionamiento rotacional al tornillo hueco, por ejemplo estampando un rebaje estriado o un rebaje cruciforme en el cabezal del tornillo o enchavetando un rebaje formado en la parte inferior de la nariz. En otro aspecto de este método, puede formarse una nariz redondeada a partir de un extremo del cuerpo alargado y hueco.

Otro método para fabricar el tornillo hueco puede incluir la formación de una ventosa poco profunda a partir de un material metálico plano generalmente circular y que tenga una brida de corte áspero que se extienda radialmente hacia fuera en un extremo de la misma, la extrusión de un cuerpo alargado y hueco a partir de la ventosa poco profunda, el recorte y aplanamiento de la brida de corte áspero que se extienda radialmente hacia fuera en general hasta alcanzar el tamaño y la forma deseados de un cabezal de tomillo, la inversión de el cabezal de tornillo en una cúpula curva central con una falda que se extienda hacia fuera, la reconformación de la cúpula curva central en una forma poligonal, estampar el faldón en una arandela integral, recocido para ablandar al menos el cuerpo alargado y hueco, insertar un pasador de estabilidad en el cuerpo alargado y hueco, el pasador de estabilidad con un diámetro exterior de aproximadamente el tamaño de un diámetro interior del cuerpo alargado y hue soportar la pared periférica en el mismo, laminar una pluralidad de roscas en al menos una porción del exterior del cuerpo alargado y hueco ablandado tras el paso de inserción, estampar un rebaje estriado en el cabezal del tornillo y endurecer el tornillo hueco.

Además, este método puede incluir el redibujado del cuerpo alargado y hueco en una porción de fuste y una porción de redibujado que tenga un diámetro exterior relativamente más estrecho que un diámetro exterior de la porción de fuste, estampando una pieza en bruto relativamente circular a partir de una culata plana de material resistente a la corrosión que comprenda acero A286, en la que el cuerpo alargado y hueco comprenda un grosor de pared de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,7 milímetros. Además, el tornillo hueco puede calentarse durante aproximadamente 1 hora a una temperatura elevada de unos 950-980 grados Celsius, y endurecerse por precipitación durante unas 16 horas a una temperatura de unos 690-720 grados Celsius, en la que el tornillo hueco comprende una dureza de unos 42 Rockwell C y las roscas comprenden una resistencia de unos 1200-1400 MPa tras la etapa de endurecimiento por precipitación. Además, se puede insertar una arandela sobre el cuerpo alargado y hueco antes del paso de balanceo, lo que permite que la arandela flote libremente entre la arandela integral y las roscas. Además, puede formarse una nariz redondeada a partir de un extremo del cuerpo alargado y hueco y chavetearse con un rebaje montado en la parte inferior como mecanismo de accionamiento rotacional.

La presente invención se refiere a una tuerca metálica hueca tal como se define en la reivindicación adjunta.

Otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción más detallada, tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos ilustran la divulgación. La FIGURA 1-26 relativa a un tornillo hueco y su método de fabricación no forman parte de la invención tal como se reivindica actualmente. En tales estirados:

La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de una realización del tornillo hueco tal y como se divulga en la presente; La FIGURA 2 es un diagrama de flujo que ilustra una serie de pasos del proceso de fabricación del tornillo hueco, como los mostrados en las FIGURAS 1, 16-21 y 25;

La FIGURA 3 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de corte inicial en el que se corta una pieza en bruto generalmente circular y plana a partir de una culata plana de material metálico;

La FIGURA 4 es una vista en perspectiva fragmentada en la que la pieza en bruto circular se estampa con la forma de una ventosa poco profunda que tiene una brida de corte generalmente rugoso y un cuerpo de ventosa extruido; La FIGURA 5 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra una etapa de extrusión que forma un cuerpo hueco alargado con un grosor de pared del orden de 0,2 a 0,7 milímetros aproximadamente;

La FIGURA 6 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de redibujado que forma una porción de diámetro reducido o redibujado en un extremo inferior del cuerpo alargado;

La FIGURA 7 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de recorte y aplanado para recortar y aplanar el cabezal;

La FIGURA 8 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de inversión que forma un cabezal abovedada con un faldón inacabado que sobresale hacia abajo;

La FIGURA 9 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un escalón de recono formado por un cabezal hexagonal y una arandela integral;

La FIGURA 10 es una vista en perspectiva fragmentada similar a la FIGURA 9, que ilustra un paso de estampado que forma un rebaje de accionamiento interno;

La FIGURA 11 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de balanceo del hilo;

La FIGURA 12 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de montaje, en el que se estampa una arandela cautiva a la arandela integral de el cabezal hueca del tornillo;

La FIGURA 13 es una vista en perspectiva fragmentada similar a la FIGURA 12, que ilustra un paso de montaje alternativo para estampar la arandela cautiva a la arandela integral;

La FIGURA 14 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso de deformación para redondear un extremo del tornillo hueco roscado en una nariz cónica;

La FIGURA 15 es una vista en perspectiva fragmentada que ilustra un paso para estampar un rebaje interno formado en el fondo de la nariz;

La FIGURA 16 es una vista en perspectiva parcialmente cortada del tornillo hueco de la FIGURA 1;

La FIGURA 17 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de un tornillo hueco alternativo que tiene un cuerpo alargado más corto en relación con la FIGURA 16, una porción roscada más grande en relación con la porción de fuste liso, y una arandela de forma libre sobre la misma;

La FIGURA 18 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de un tomillo hueco alternativo que tiene un cabezal plana, una nariz redondeada y un rebaje interno inferior estampado en el mismo;

La FIGURA 19 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de un tornillo hueco alternativo similar a los de las FIGURAS 16 y 17, que ilustra un cabezal sustancialmente redondeada en lugar de el cabezal hexagonal;

La FIGURA 20 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de otra realización alternativa del tornillo hueco y similar a las FIGURAS 1, 16 y 17, que ilustra una arandela integral independiente;

La FIGURA 21 es una vista en perspectiva parcialmente cortada de otra realización de un tornillo hueco de acuerdo con las realizaciones divulgadas en la presente, que incluye un cabezal plana montada a ras de una superficie; La FIGURA 22 es una vista en sección transversal de una realización del tornillo hueco que tiene roscas formadas en la porción redibujada relativamente más estrecha;

La FIGURA 23 es una vista en sección transversal de otra realización del tornillo hueco con roscas formadas en el cuerpo alargado de diámetro constante;

La FIGURA 24 es otra vista en sección transversal similar a la FIGURA 23, que ilustra la colocación cautiva de la arandela de forma libre entre la arandela integral y las roscas;

La FIGURA 25 es una vista en perspectiva del tornillo hueco de la FIGURA 1, que incluye además una arandela ondulada;

La FIGURA 26 es una vista en sección transversal tomada alrededor de la línea 26-26 de la FIGURA 25 con la adición de la arandela cautiva, que ilustra la relación en sándwich de la arandela ondulada entre la arandela integral y la arandela cautiva;

La FIGURA 27 es una realización alternativa que ilustra la arandela cautiva montada en una tuerca (no según la presente invención); y

La FIGURA 28 es una realización similar a la FIGURA 27, que ilustra la arandela ondulada intercalada entre la tuerca y la arandela cautiva (según la presente invención).

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Como se muestra en los dibujos ejemplares, una realización de un tornillo hueco de acuerdo con la presente divulgación se denomina generalmente en la FIGURA 1 con el número de referencia 10. Como se muestra en la FIGURA 1, esta realización del tornillo hueco 10 incluye un cuerpo alargado 12(por ejemplo, hecho de un metal resistente a la corrosión o de un material de acero), que tiene una porción de fuste lisa 14 y una porción roscada 16, con una pluralidad de roscas 18 en ella, un cabezal 20, y un interior generalmente hueco identificado como un árbol hueco 22 en él, que puede estar tapado en un extremo para evitar el flujo de fluido a través del árbol hueco 22. En esta realización, el tornillo hueco 10 incluye además una arandela integral 24 formada preferentemente de forma general a partir de una porción de el cabezal 20 y una arandela cautiva 26 que puede añadirse opcionalmente al tornillo hueco 10, durante una etapa de estampado, como se describe con más detalle a continuación. La arandela cautiva 26 puede girar libremente con respecto a la arandela integral 24 para evitar que el cabezal 20 del tornillo hueco 10, y en concreto la arandela integral 24, se clave en la superficie de montaje exterior donde puede insertarse y utilizarse el tornillo hueco 10, como en el caso de las aplicaciones aeroespaciales. En esta realización, el cabezal 20 tiene forma de tuerca hexagonal y puede utilizarse sola o en combinación con un rebaje interior 28, como un rebaje o hendidura estriado o cruciforme, para apretar rotacionalmente el tornillo hueco 10, de acuerdo con las herramientas conocidas y las realizaciones divulgadas en la presente.

El tornillo hueco 10 así resultante puede incluir una construcción ligera que sea fácil de instalar, desmontar y volver a instalar, y que contribuya significativamente al ahorro general de combustible del avión. Además, la porción roscada 16 y, en concreto, las roscas 18 son preferiblemente capaces de cumplir de forma aceptable la mayoría de los requisitos de resistencia aeroespacial. Para ello, el tornillo hueco 10, y los pasos del método relacionados para fabricar el tornillo 10, y sus variaciones mostradas, por ejemplo, en las FIGURAS 16-25, se muestran de forma general en el diagrama de flujo de la FIGURA 2, y más específicamente con respecto a las FIGURAS 3-15. El tornillo hueco 10 proporciona una resistencia sustancial a la rosca para resistir el gripado al retirarlo o al volver a instalarlo, y que ponderan aproximadamente 1/2 del peso de un tornillo macizo.

Con respecto al proceso de fabricación, la FIGURA 2 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso general (200) para formar una o más variaciones del tornillo hueco 10, tal como se divulga en la presente. Por ejemplo, en un primer paso (202), una tira plana de material de alimentación de acero inoxidable 30, como el acero resistente a la corrosión A286 o similar, puede introducirse inicialmente en una prensa punzonadora o similar (mostrada de forma general en la FIGURA 3) para cortar una pluralidad de piezas en bruto circulares 32 con un punzón 34. A continuación, cada pieza en bruto circular 32 se estampa como parte del paso (204) mediante una o varias formaciones que pueden utilizar una o varias herramientas de estampado 36, del tipo que se muestra generalmente en la FIGURA 4, en una ventosa poco profunda 38 de tamaño y forma seleccionados. La ventosa poco profunda 38 ilustrada en la FIGURA 4 incluye una brida superior 40 de corte áspero que se extiende generalmente de forma radial hacia fuera y un cuerpo de ventosa 42 extruido relativamente corto. A continuación, la ventosa poco profunda 38 se procesa como parte de una etapa de extrusión (206) de la FIGURA 5 en la que la longitud del cuerpo de la ventosa extruida 42 se alarga en una o más formaciones hasta alcanzar el tamaño y la forma aproximados del cuerpo alargado 12 del tornillo hueco final 10 mediante una herramienta de extrusión 44. Por supuesto, la etapa de extrusión (206) puede utilizar una o más herramientas de extrusión 44 que varían en tamaño y forma dependiendo, por supuesto, de las características finales de tamaño y forma del tornillo hueco 10, y como parte de una o más formaciones, para obtener la pieza de trabajo deseada 46 adecuada para la siguiente etapa (208).

A este respecto, el siguiente paso de redibujado (208) es opcional. El paso (208), como se muestra con más detalle en la FIGURA 6, incluye el redibujado de una porción relativamente estrecha o redibujada 48 del cuerpo alargado 12, de diámetro por lo demás consistente, como se muestra en una pieza de trabajo 46'. El paso (208) separa básicamente el cuerpo alargado 12 en dos porciones primarias, la porción lisa del fuste 14 y la porción relativamente más estrecha y todavía lisa del redibujador 48, como se muestra en la FIGURA 6. La realización del paso (208) depende de si la porción de rosca resultante 16 va a tener las roscas 18 del mismo (FIGURA 22) o mayor (FIGURAS 23 y 24) diámetro exterior en relación con la porción de fuste lisa 14, como se describe con más detalle a continuación. Aunque, preferiblemente, todo el cuerpo alargado 12 tiene un grosor de pared del orden de unos 0,2 a unos 0,7 milímetros, aunque el diámetro exterior de la porción de fuste lisa 14 pueda ser diferente del diámetro exterior de la porción de redistribución 48 (y, eventualmente, de las roscas resultantes 18).

El siguiente paso de recorte (210) es compatible con las dos variantes descritas anteriormente, es decir, con la pieza de trabajo 46 que tiene el fuste alargado 12 de diámetro constante (no mostrado en la FIGURA 7) o con la pieza de trabajo 46' que tiene el fuste alargado 12 con la porción de redibujado 48 (mostrada en la FIGURA 7). En general, los pasos posteriores (212)-(228) también son compatibles con ambas piezas de trabajo 46, 46'. Las únicas diferencias son con respecto al diámetro exterior de la porción de fuste 14 en relación con la porción roscada 16, y específicamente las roscas 18, como se muestra y describe con más detalle a continuación con respecto a<las>F<ig>U<r>AS<22-24. En el paso (210), se ilustra el cabezal 20 recortada y aplanada. Como se ve en la FIGURA 7,>la brida 40 cortada en bruto puede recortarse hasta alcanzar el tamaño y la forma deseados y aplanarse mediante una única herramienta de estampado 50, o recortando la pieza de trabajo 46, 46' en un paso con una herramienta, y estampando la pieza de trabajo 46, 46' en otro paso con otra herramienta. Por supuesto, el paso de recorte y estampado puede implicar múltiples formaciones. Para ello, de cualquier forma, la brida de corte rugoso 40 se recorta de el cabezal 20 y ésta se estampa en un cabezal generalmente plana 54. La FIGURA 7 ilustra una porción de borde exterior rugoso 52 cortada de el cabezal 20 y desechada de la misma. El cabezal plana 54 puede ser la misma o sustancialmente similar al cabezal plana 54 mostrada en el tornillo hueco final 10" de la FIGURA 18. La herramienta en bruto subyacente 56 se muestra con una forma y estructura que permiten la inserción de la pieza de trabajo 46' con el cuerpo alargado 12 que tiene la porción de fuste 14 y la porción de retracción 48, relativamente más estrecha, pero la herramienta en bruto 56 podría cambiarse por una que incluya un diámetro constante para adaptarse al tamaño y la forma de la pieza de trabajo 46 que tiene el cuerpo alargado 12 de diámetro constante, o cualquier otra realización de este tipo con diversos tamaños, formas y/o diámetros.

El siguiente paso (212), tal como se muestra en el diagrama de flujo de la FIGURA 2, consiste en invertir el cabezal aplanado 54 para formar una cúpula curva central 58 generalmente invertida, tal como se muestra de forma general en la FIGURA 8. El tamaño y la forma completos de la cúpula curva 58 pueden lograrse en una o varias formaciones como parte del paso de inversión (212), dependiendo de la forma y el tamaño deseados de la cúpula curva 58. Además, la FIGURA 8 ilustra un faldón 60 que se extiende generalmente hacia el exterior, formado en la parte inferior de la cúpula curva 58. El faldón 60 puede formarse en la mencionada arandela integral 24, como ya se ha mencionado brevemente, en etapas posteriores o en múltiples formaciones, como se describe en la presente. Del mismo modo, este paso (212) puede utilizarse con las piezas de trabajo 46, 46'.

El siguiente paso (214) consiste en rehacer opcionalmente la cúpula curva 58 en una forma poligonal exterior 62, como se muestra en la FIGURA 9, con una herramienta de estampado 64 de tamaño y forma recíprocos. Del mismo modo, la etapa (214) puede realizarse en una o varias formaciones, en función del tamaño, la forma y la aplicación deseada del producto acabado. En la realización mostrada en la FIGURA 9, la cúpula curva 58 está estampada en una forma poligonal estándar 62 de tamaño y forma seleccionadosfpor ejemplo, hexagonal) para su uso con una llave hexagonal o similar. No obstante, la cúpula curva 58 puede troquelarse en otras formas o polígonos enchavetados, según se conozca en la técnica y sean adecuados para girar mediante una chaveta estándar o similar. Por supuesto, la forma poligonal 62 puede tener cualquier forma o tamaño conocido en la técnica para proporcionar la rotación con chaveta del tornillo hueco 10. También como parte del paso (214), y como parte de una o más formaciones, el faldón exterior 60 puede conformarse en general con el tamaño y la forma de la arandela integral 24, como se muestra en la presente con respecto a las FIGURAS 1, 16, 17 y 20.

Además o en lugar de la etapa (214), el rebaje interior 28 puede estar formado como parte de la etapa (216). Por ejemplo, la FIGURA 10 ilustra el cabezal 20 siendo estampado por un sello estriado 66 que forma la superficie interior del mismo con la forma del rebaje interior 28. En esta realización, el rebaje interior 28 tiene el tamaño y la forma de un rebaje estriado adecuado para ser girado por una chaveta estriada estándar o similar. Por supuesto, el rebaje interior 28 puede tener cualquier forma o tamaño conocido en la técnica para proporcionar la rotación con chaveta del tornillo hueco 10. El tornillo hueco puede incluir sólo la forma poligonal exterior 62(por ejemplo, FIGURA 25), sólo el rebaje interior 28( por ejemplo, FIGURAS 19 y 21), una combinación de la forma poligonal exterior 62 y el rebaje interior 28( por ejemplo, FIGURAS 1, 16, 17 y 20), o ninguno de los anteriores(por ejemplo, FIGURA 18), como se describe con más detalle a continuación.

En una realización, el siguiente paso (218) puede consistir en recocer la pieza de trabajo de tornillo hueco así formada para ablandar el material de acero resistente a la corrosión para el balanceo de la rosca. En una realización, la etapa de recocido (218) puede realizarse en un tratamiento térmico durante aproximadamente 1 hora a una temperatura elevada de unos 950-980 grados Celsius. El cuerpo alargado 12, incluyendo sólo la porción de fuste 14 en algunas realizaciones o la porción de fuste 14 y la porción de redibujado 48 en otras realizaciones, puede incluir una dureza de aproximadamente 79 Rockwell B al final de la etapa de recocido (218).

En este punto, los hilos 18 pueden ser balanceados como parte del paso (220), como se muestra en la FIGURA 11. En una realización, como se muestra en la FIGURA 11, los hilos 18 se forman por balanceo en la porción de retracción 48 del cuerpo alargado 12 mediante al menos un par de peines de laminado de hilos 68. Aunque, el paso (220) puede realizarse con cualquier número de troqueles de balanceo 68, como tres o más, según sea necesario. Además, el paso (220) puede incluir el despliegue de un pasador de estabilidad 70 en el árbol hueco 22 durante el paso de balanceo (220) para su estabilización en el mismo y para evitar que la pared periférica de la porción de retracción 48 se hunda en el interior del árbol hueco 22. A este respecto, el pasador de estabilidad 70 tiene preferentemente un diámetro exterior de un tamaño aproximado al diámetro interior del árbol hueco 22. En consecuencia, las roscas formadas 18 tienen preferentemente el mismo grosor de pared que la porción de fuste 14, es decir, entre 0,2 y 0,7 milímetros aproximadamente.

Tras el balanceo de las roscas 18 en el paso (220), todo el tornillo hueco 10"" se endurece por precipitación mediante tratamiento térmico durante unas 16 horas a una temperatura elevada de unos 690-720 grados Celsius durante el paso (222), para proporcionar un tornillo hueco 10"" que tenga una dureza del orden de unos 42 Rockwell C. La resistencia de las roscas 18 es del orden de unos 1200 megapascales ("MPa") a unos 1400 MPa, y preferiblemente de 1300 MPa, adecuada para la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales. Como tal, la FIGURA 11 ilustra una realización de un tornillo hueco de acero inoxidable acabado 10"" (FIGURA 20) listo para su uso.

Aunque, en otra realización alternativa, el tornillo hueco 10"" podría estar provisto de una arandela opcional, como la arandela cautiva 26 (FIGURA 1), tal como se muestra en la FIGURA 12 con respecto al paso (224) de la FIGURA 2. Aquí, una arandela de forma libre 72 que tiene una apertura 74 con un diámetro ligeramente superior al diámetro exterior de las roscas 18 puede deslizarse sobre el tornillo hueco 10"" y a lo largo de la longitud del cuerpo alargado 12 hasta la posición mostrada en fantasma en la FIGURA 12. Esta configuración se corresponde ahora en su alcance con el tornillo hueco 10' ilustrado en la FIGURA 17, y puede utilizarse tal y como se describe en la presente. No obstante, el posible inconveniente de esta realización es que la arandela de forma libre 72 puede desprenderse de la longitud del cuerpo alargado 12.

Alternativamente, el tornillo hueco 10' y la arandela de forma libre 72 pueden cargarse juntos para encajar a presión mediante otra herramienta 76, en la que un borde exterior 78 de la arandela de forma libre 72 se gira hacia arriba para encajar relativamente cerca de la arandela integral 24. Esta realización se muestra con respecto al tornillo hueco 10 en la FIGURA 12. Aquí, el cabezal 20 formado integralmente y el cuerpo alargado 12 pueden girar con respecto a la arandela cautiva 26 ahora montada. El montaje (224) del borde exterior 78 de la arandela de forma libre 72 sobre la arandela integral 24 del cabezal 20 puede realizarse en una prensa de ensamble convencional (mostrada de forma general en la FIGURA 12) o similar. La arandela cautiva opcional 26 puede ser relativamente fina, por ejemplo, del orden de unos 0,15 a 0,3 milímetros, y preferiblemente de 0,2 milímetros, y es deseable que esté formada por un material conductor, como un acero inoxidable o similar. La arandela cautiva 26 se utiliza en aquellos entornos en los que se desea evitar que las fuerzas de giro (torsión) aplicadas para tensar el tornillo hueco 10 hagan girar el accesorio asociado o similar.

La FIGURA 13 es una realización alternativa a las mostradas en las FIGURAS 11 y 12, y con respecto a los pasos (220) y (224). La FIGURA 13 ilustra una pieza de trabajo de tornillo hueco 80 formada como resultado de la exclusión del paso de reestirado (208), como se ha mencionado anteriormente. A este respecto, la pieza de trabajo 80 sólo incluye el cuerpo alargado 12 de diámetro constante -por lo demás, la pieza de trabajo 80 no incluye la porción de retracción 48, relativamente más estrecha. Aquí, la arandela de forma libre 72 puede deslizarse sobre el cuerpo alargado 12 porque la apertura 74 tiene un diámetro ligeramente superior al diámetro exterior del cuerpo alargado 12. A continuación, la pieza de trabajo 80' puede pasar por la misma etapa de recocido (218) y la etapa de laminado (220), o sustancialmente similares, descritas anteriormente. Pero, en esta realización, dado que el cuerpo alargado 12 era de diámetro constante, la porción roscada 16 resultante incluye una serie de roscas 18 que tienen un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior de la porción de fuste 14 y, preferiblemente, más ancho que el diámetro de la apertura 74 de la arandela 72 de forma libre. Como tal, las roscas de mayor diámetro 18 pueden capturar la arandela de forma libre 72 con la arandela integral 24 como se muestra, por ejemplo, en la FIGURA 17, y con más detalle en la vista transversal de la FIGURA 24. Aquí, debido a que el diámetro exterior de la porción roscada 16 se amplió durante el paso de balanceo (220) de las roscas 18, la arandela de forma libre 72 puede flotar libremente a lo largo de la porción de fuste 14, pero permanece cautiva entre la arandela integral 24 y las roscas 18. Esta característica puede evitar que la arandela de forma libre 72 se deslice fuera del cuerpo alargado 12 del tornillo hueco 10' en el caso de que la arandela 72 no esté montada en la arandela integral 24 como parte del paso (224).

Como alternativa, puede realizarse el paso (224) en la pieza de trabajo 80', mediante el cual el borde exterior 78 de la arandela de forma libre 72 se balancea hacia arriba y sobre la arandela integral 24 sustancialmente de acuerdo con el paso (224), y antes de los pasos (218)-(222). A continuación, la pieza de trabajo 80" pasa por la misma etapa de recocido (218) y la etapa de laminado (220), o sustancialmente similares, descritas anteriormente. Pero, como se ha descrito anteriormente, dado que el cuerpo alargado 12 era de diámetro constante, la porción roscada 16 resultante incluye una serie de roscas 18 que tienen un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior de la porción de fuste 14 y, preferiblemente, más ancho que el diámetro de la apertura 74 de la arandela 72 formada libremente. De este modo, las roscas de mayor diámetro 18 pueden impedir que la arandela cautiva 26 se deslice fuera del cuerpo alargado 12 si la arandela cautiva 26 se desprende de la arandela integral 24.

En otro aspecto del proceso de fabricación de los diversos tornillos huecos divulgados en la presente, la FIGURA 2 ilustra un paso adicional y opcional de deformación de la porción roscada 16 para formar en ella una nariz 82 (226). Este paso (226) se muestra más específicamente en la FIGURA 14, en la que un fondo 84 de la porción roscada 16 se inserta en una herramienta de formación 86 que tiene una apertura de deformación generalmente cónica 88 en la misma para reducir generalmente el diámetro del fondo 84 a la forma mostrada con respecto al tornillo hueco 10™", y con respecto al tornillo hueco 10" en la FIGURA 18. En una realización, se puede insertar en el árbol hueco 22 una herramienta de retención de chaveta 90 para impedir su rotación mientras la abertura de deformación 88 forma generalmente la nariz 82, que tiene las características generalmente cónicas mostradas en las FIGURAS 14 y 18, en la parte inferior 84 de la porción roscada 16. Por supuesto, este paso (226) podría utilizarse para formar la nariz 82 en otras realizaciones, como los tornillos huecos 10, 10', 10™, 10"", 10™" mostrados respectivamente en las FIGURAS 16, 17 y 19-21.

En otro aspecto del proceso de fabricación para fabricar uno o más de los tornillos huecos divulgados en la presente, la FIGURA 2 ilustra un paso opcional adicional de estampado de un rebaje formado en la parte inferior 92 en, por ejemplo, la nariz 82. Este proceso de estampación (228) se muestra de forma general con respecto a la FIGURA 15. En consecuencia, el rebaje inferior formado 92 puede utilizarse junto con o en lugar de la forma poligonal exterior 62 o del rebaje interior 28 formados en el cabezal 20. A este respecto, varias combinaciones del tornillo hueco pueden incluir una o más, o cualquier combinación de la forma poligonal exterior 62, el rebaje interior 28 y/o el rebaje formado en la parte inferior 92. No obstante, se prefiere que cualquiera de estos tornillos huecos incluya al menos una de las formas poligonales exteriores 62, el rebaje interior 28 o el rebaje formado en la parte inferior 92 para permitir el apriete rotacional durante la instalación y la liberación durante la extracción.

Las FIGURAS 16-21 ilustran varias realizaciones ejemplares del tornillo hueco tal y como se divulga en la presente. Por ejemplo, la FIGURA 16 ilustra una realización del tornillo hueco 10 que incluye el cuerpo alargado 12 que tiene la porción de fuste 14 de longitud aproximadamente igual a la de la porción roscada 16, con el fondo plano 84. Este tornillo hueco 10 incluye además la forma poligonal exterior 62 formada a partir de el cabezal 20 con el rebaje interior 28 en forma de rebaje estriado (por ejemplo, para su uso con un Torx o similar) formado en el mismo. En consecuencia, este tornillo hueco 10 puede apretarse con una llave hexagonal, una llave acanalada o una herramienta combinada para engranar simultáneamente con la forma poligonal 62 y el rebaje interior 28. El cabezal 20 también incluye la arandela integral 24 que tiene la arandela cautiva 26 formada sobre ella.

La FIGURA 17 ilustra otra realización de un tornillo hueco 10', en el que el cuerpo alargado 12 es relativamente más corto que el tornillo hueco 10 mostrado en la FIGURA 16. En esta realización, la porción roscada 16 es relativamente más larga en comparación con la porción lisa del fuste 14. La arandela de forma libre 72 es capturada entre la porción roscada 16 por las roscas 18 y la arandela integral 24, tal como se ha descrito anteriormente y se muestra, por ejemplo, más específicamente en la vista transversal de la FIGURA 24. De forma similar a la FIGURA 16, esta realización también incluye la forma poligonal exterior 62 y el rebaje interior 28 en forma de rebaje estriado formado en el cabezal 20, y la parte inferior 84 no tiene forma o es lisa. E n consecuencia, este tornillo hueco 10' puede apretarse con una llave hexagonal, una llave acanalada o una herramienta combinada para que encaje simultáneamente con la forma poligonal 62 y el rebaje interior 28.

La FIGURA 18 ilustra otra realización alternativa de un tornillo hueco 10", en el que la porción roscada 16 es relativamente más larga que la porción de fuste 14, similar a la realización mostrada anteriormente con respecto a la FIGURA 17. Aunque, en esta realización, el cabezal 20 es el cabezal 54 generalmente liso o plano y, por lo demás, no incluye la forma poligonal exterior 62 ni el rebaje interior 28. En su lugar, el tornillo hueco 10" incluye el rebaje inferior 92 formado generalmente en la nariz 82. En esta realización, el tornillo hueco 10" puede atornillarse con una llave estriada a través del encaje con el rebaje formado en la parte inferior 92. Aunque, por supuesto, el rebaje formado en la parte inferior 92 podría formarse en la parte inferior 84 independientemente de si la nariz 82 está formada en ella conforme al paso (226). De forma similar y alternativa, la nariz 82 podría estar formada en la parte inferior 84 sin el rebaje 92 formado en la parte inferior. Esta realización es especialmente propicia para el montaje a nivel del cabezal plana 54 con la superficie de montaje circundante (no mostrada). Se puede insertar una tapa (tampoco mostrada) en el árbol hueco 22 para cerrar el interior del entorno circundante, lo que puede ser especialmente preferible en aplicaciones en las que el tornillo hueco 10" esté sometido a corrientes de aire, como el exterior de un avión (por ejemplo, a lo largo del fuselaje, las alas, etc.).

La FIGURA 19 es otra realización alternativa del tornillo hueco 10"', en la que la porción roscada 16 y la porción de fuste 14 del cuerpo alargado 12 son similares en tamaño y estructura a las descritas anteriormente con respecto a la FIGURA 16. En esta realización, el cabezal 20 es diferente desde el punto de vista de que incluye una superficie redondeada 94, a diferencia de la forma poligonal exterior 62 descrita anteriormente. Esta superficie redondeada 94 puede formarse sobre la misma como parte del paso (214), con una herramienta de estampado 64 adecuada de tamaño y forma recíprocos, en lugar de estampar sobre ella la forma poligonal exterior 62. En esta realización, el tornillo hueco 10" incluye el rebaje interior 28 en la forma configurada para recibir un destornillador de cabeza Phillips.

La FIGURA 20 ilustra otra realización alternativa del tornillo hueco 10" " similar a la FIGURA 16, excluyendo la arandela cautiva 26.

La FIGURA 21 ilustra otra variante del tornillo hueco 10"", que incluye el árbol hueco 22 formado por el cuerpo alargado 12 que tiene la porción de fuste lisa 14 y la porción roscada relativamente más larga 16. En esta realización, el tornillo hueco 10"" incluye un cabezal cónica 20' diseñada para asentarse a nivel con una superficie de montaje exterior 96 como se muestra. Además, el cabezal 20' se muestra con el rebaje interior 28 configurado para su uso con un destornillador Phillips o similar para atornillar en él.

Por supuesto, cada una de las características descritas anteriormente,porejemplo,la longitud del cuerpo alargado 12, la longitud y el diámetro de la porción de fuste 14 y la porción roscada 16, incluidas las roscas 18, el tamaño y la forma de el cabezal 20 (por ejemplo, poligonal 62, plana 54, redondeada 94, enrasada 20', etc.), la inclusión (por ejemplo, FIGURAS 16, 17 y 20) o exclusión (por ejemplo, FIGURAS 18, 19 y 21) de la arandela integral 24, la inclusión (por ejemplo, FIGURA 16) o exclusión (por ejemplo, FIGURAS 17-21) de la arandela cautiva 26, la inclusión (por ejemplo, FIGURAS 16, 17, 19 y 20) o exclusión (por ejemplo, FIGURAS 18 y 21) de la escotadura interior 28, la ubicación y colocación de la arandela de forma libre 72, la formación de la nariz 82 (por ejemplo, FIGURAS 18) o el uso del fondo plano 84 (por ejemplo, FIGURAS 16, 17 y 19-21), y/o el rebaje inferior formado 92 (por ejemplo, FIGURA 18), pueden mezclarse y combinarse entre sí en varias realizaciones diferentes. Aunque la presente solicitud divulga varios ejemplos de estas combinaciones, el alcance y el contenido de la misma no deben limitarse únicamente a las realizaciones específicas divulgadas en la presente.

Las FIGURAS 22-24 ilustran más específicamente las realizaciones mencionadas en relación con los diferentes tamaños de diámetro de la porción de árbol 14 con respecto a la porción roscada 16 y el tamaño diametral de la apertura 74 de la arandela 72 de forma libre. La realización ilustrada en la FIGURA 22 se formó como resultado del paso de redibujado (208). A este respecto, el cuerpo alargado 12 se formó además en dos secciones, a saber, la primera porción de fuste 14 que tiene un primer diámetro exterior relativamente mayor que la segunda porción redibujada 48, relativamente más estrecha (FIGURA 6). Como resultado de la formación, el diámetro interior "A" de la porción de fuste 14 es relativamente más ancho que el diámetro interior "B" de la porción redibujada 48 entonces formada. Cuando se añaden los hilos 18 como parte del paso de balanceo (220), el material exterior de la porción redibujada 48 se deforma hacia el exterior aproximadamente 1/2 de la diferencia entre la distancia "A" y la distancia "B". Dicho de otro modo, el diámetro exterior de la porción de fuste 14, medido por la distancia "C", es aproximadamente la misma distancia que el diámetro exterior de la distancia pico a pico de las roscas 18, medido por la distancia "D" una vez completado el paso de balanceo (220). Así, la porción de fuste 14 y la porción roscada 16 tienen sustancialmente los mismos diámetros exteriores.

Las FIGURAS 22 y 23 son algo diferentes en el sentido de que el cuerpo alargado 12 no se sometió a la etapa de reestirado (208) durante el proceso de conformado. Como resultado, el cuerpo alargado 12, y específicamente el árbol hueco 22, tiene un diámetro interno constante, identificado por la distancia "E". El resultado es que el paso de balanceo de la rosca (220) provoca de nuevo que el material a lo largo de la porción roscada 16 se deforme hacia el exterior para crear las roscas 18 en la misma. El resultado es que las roscas 18 se extienden generalmente hacia el exterior una distancia mayor que el diámetro exterior de la porción de fuste 14. Esto se ilustra mejor en las FIGURAS 24 y 25. Además, esta distancia diametral ampliada puede utilizarse para capturar y retener la arandela 72 formada libremente porque la distancia diametral de la abertura 74, medida por la distancia "F" en la FIGURA 24, es relativamente menor que el diámetro exterior de las roscas 18, indicado por la distancia "G" también en la FIGURA 24. Por consiguiente, en esta realización, es necesario montar la arandela de forma libre 72 en el cuerpo alargado 12 antes de realizar el paso de balanceo (220), como se ha descrito anteriormente. Aunque, por supuesto, podría fijarse otra arandela de forma libre de otro tamaño después del paso de balanceo (220) siempre que el diámetro de la apertura 74 sea mayor que el diámetro exterior "G" de las roscas 18.

La FIGURA 25 ilustra otra realización, en la que el tornillo hueco 10 incluye una arandela ondulada 98. En esta realización, la arandela ondulada 98 podría engarzarse o intercalarse entre la arandela integral 24 y la arandela cautiva 26. La vista transversal de la FIGURA 26 ilustra la sección transversal a lo largo de la línea 26-26 de la FIGURA 25 con la arandela cautiva 26 añadida para intercalar en ella la arandela ondulada 98 con la arandela integral 24. El proceso de montaje sería igual o similar al paso (224), descrito anteriormente, excepto con la arandela ondulada 98 intercalada.

Del mismo modo, las realizaciones divulgadas en la presente podrían utilizarse para fabricar una tuerca hueca 100, como se muestra en las FIGURAS 27 y 28, a partir de una culata plana de material metálico o similar. La FIGURA 27 ilustra una realización no conforme a la presente invención en la que la tuerca hueca 100 incluye un cuerpo comparable 12' formado como parte de una o más formaciones, tal y como se describe en la presente. Obviamente, el cuerpo 12' es relativamente más corto que el cuerpo alargado 12 descrito anteriormente para su uso como tuerca, pero se aplican los mismos procedimientos básicos de formación. Además, el cuerpo 12' puede incluir un conjunto de roscas hembra o internas 102 roscando el cuerpo 12' mediante procesos conocidos en la técnica. De forma similar a la anterior, la tuerca hueca 100 también incluye la brida radial 104 que se extiende generalmente hacia fuera (comparable a la arandela integral 24) realizada según, por ejemplo, pasos comparables (210) y (212), para el montaje selecto de una arandela cautiva 26' de acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente (por ejemplo, un paso comparable (224)). La FIGURA 28 es conforme a la presente invención e incluye una arandela ondulada 98' engarzada o intercalada entre la brida radial 104 que se extiende hacia el exterior y la arandela cautiva 26', de acuerdo con una etapa similar o comparable (224). La tuerca 100 también puede pasar por un paso de recocido comparable (218) para ablandar la tuerca 100 y formar las roscas internas 102 y por un paso de endurecimiento comparable (222) para garantizar su rigidez y longevidad.

Una variedad de otras modificaciones y mejoras en y para el tornillo hueco y el método de fabricación del mismo serán evidentes para los expertos en la materia. A modo de ejemplo, puede omitirse una de las formas poligonales interior y exterior, o pueden realizarse ambas en un único paso de estampado. Alternativamente, en lugar del rebaje de accionamiento interno descrito anteriormente, como un rebaje Phillips o Torx, podrían formarse en él otras formas de rebajes de accionamiento estándar o rebajes poligonales. También se pueden variar los escalones de recocido y endurecimiento. Por consiguiente, no se pretende limitar la invención mediante la descripción anterior y los dibujos que la acompañan, ya que la invención se define mediante la reivindicación adjunta.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una tuerca metálica hueca (100), que comprende:

un cuerpo (12') formado a partir de una culata plana de material metálico y que tiene un núcleo roscado interiormente (102) y un primer extremo que tiene una brida que se extiende radialmente hacia fuera; y una arandela cautiva (26') que tiene una apertura interior con un diámetro mayor que el del núcleo roscado interior (102) para permitir la inserción de un cierre roscado, estando la arandela cautiva (26') formada al menos parcialmente alrededor de la brida que se extiende radialmente hacia fuera (104) generalmente en relación adyacente ycaracterizada porpermitir la rotación libre con respecto a la tuerca metálica (100) cuando está unida a ella; y

una arandela ondulada (98') intercalada entre la arandela cautiva (26') y el primer extremo que tiene la brida que se extiende radialmente hacia fuera (104).