DISPOSITIVO DE BRAZO SEPARADO PARA ASEGURAMIENTO DE UN ELEMENTO DE UNIÓN ROSCADA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, tiene por objeto proporcionar un dispositivo de aseguramiento de un elemento de unión roscada. Se entiende por elemento de unión roscada el elemento de acoplamiento de dos superficies para el que la fijación se realiza por alguna tuerca y elementos auxiliares de fijación. Por tanto cabe considerar como elementos de unión roscada a efectos de esta patente un bulón, un tornillo o un perno.

El aseguramiento consiste en proporcionar los medios de instalación adecuados a la unión roscada para que en caso de que falle la fijación del elemento de unión roscada, ésta mantenga sus funciones intactas, al menos durante un periodo de tiempo permitido hasta corregir el fallo.

Bajo las definiciones anteriores, el objeto de esta patente es proporcionar un aseguramiento al elemento de unión roscada con la doble función de que una vez instalado el dispositivo en la unión roscada, el dispositivo por si mismo: evite la rotación del elemento de unión sobre su propio eje (función de antirrotación) y evite que el elemento de unión se salga de su instalación o se mueva axialmente (función de retención) , en el caso de que fortuitamente los respectivos elementos de fijación de la unión roscada como tuercas o arandelas fallen, permitiendo el funcionamiento de la unión roscada en modo de fallo seguro, es decir manteniendo el elemento de unión en su posición correcta y con sus funciones intactas en caso de fallo.

También es objeto de esta patente proporcionar un dispositivo que cumpliendo las funciones indicadas sea fácil de fabricar e instalar.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

El dispositivo de aseguramiento de la presente invención pertenece al grupo de dispositivos de aseguramiento de elementos de unión roscada del tipo que se denomina "de brazo separado".

Esta clase de dispositivos de aseguramiento se distinguen de otras dos clases de dispositivo de aseguramiento de elementos de unión roscada que se denominan "estructurales" y "de brazo integrado" respectivamente.

En los dispositivos "de brazo separado", que son los que tiene por objeto la presente invención, el aseguramiento del elemento de unión se realiza enteramente por el propio dispositivo. Sin embargo, los dispositivos "estructurales" o los "de brazo integrado", requieren de la colaboración de algún elemento ajeno al dispositivo. Asi, los dispositivos "de brazo integrado" requieren de diseños especiales de los elementos de unión, normalmente en la cabeza del elemento de unión, siendo la propia cabeza del elemento la que realiza las funciones de antirrotación y de retención. De otra parte, los dispositivos "estructurales" se definen como aquellos que requieren de diseños especiales en elementos diferentes del elemento de unión, como mecanizados de los herrajes o de las superficies de la unión.

La presente invención tiene aplicación en cualquier sector de la industria en donde se utilicen elementos de unión roscada como bulones, tornillos o pernos y sea crucial evitar su rotación y su movimiento axial en la dirección del eje del elemento de unión. De este modo, el dispositivo de la presente invención tiene aplicación preferente en elementos instalados en uniones articuladas como herrajes de giro sometidos a cargas estructurales que en su funcionamiento pueden provocar la pérdida de la tuerca o situaciones que hacen que el elemento de unión comience a rotar, al margen de que exista una tuerca.

Asi, por ejemplo el dispositivo tiene aplicación en la industria pesada, en la industria automotriz, en la industria ferroviaria, en la industria aeronáutica o similares .

En particular, la presente invención fue concebida para la industria aeronáutica, más precisamente para añadir un elemento de seguridad a la unión de los herrajes de giro y actuadores en las superficies de control de los aviones.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR A LA INVENCIÓN

Actualmente, se conocen los siguientes documentos de patente que recogen dispositivos de aseguramiento de elementos de unión roscada de tipo "de brazo separado".

El documento GB 129553 describe una chapa que evita la rotación de una tuerca que fija un bulón, dicha chapa se dispone entre la tuerca y la superficie a la que se fija el bulón, a modo de arandela. Además, la chapa posee una porción con un orificio por el cual pasa el vastago del bulón y unas orejetas que, una vez fijada la tuerca, se doblan para apretar la tuerca a fin de evitar su rotación. También posee una segunda porción, que puede ser doblada y de esta manera, por rozamiento queda fijada a la superficie a la que se fija el bulón, consiguiendo evitar la rotación de la tuerca. Pero el documento GB 129553 no describe ni sugiere un dispositivo de doble funcionalidad, antirrotación y retención, y no serviría para retener un elemento de unión roscada en movimiento axial en la dirección del eje del elemento de unión.

El documento DE 9413342 U describe una chapa o placa antirrotación que pretende solucionar el problema de la reutilización de este tipo de placas, puesto que antiguamente se fijaban a la superficie a la que se fija el elemento de unión con adhesivos. Para ello define, no solo un orificio principal, sino también un segundo orificio por el cual se hace pasar un tornillo para fijarlo a la superficie de la unión. Para llevar a cabo esta fijación la placa se dobla en forma de "V", dejando el orificio principal en un plano distinto y no paralelo al orificio más pequeño que se usa para fijar la placa con el tornillo. Este documento tampoco describe ni sugiere un dispositivo de doble funcionalidad, antirrotación y retención, y no serviría para retener un elemento de unión en movimiento axial en la dirección del eje del elemento de unión.

El documento DE 3313540 describe una placa sustancialmente circular con un lóbulo (25) que posee propiedades elásticas, de tal manera que fija elásticamente el bulón, por su tuerca o por su cabeza, para evitar su rotación. Así, el principio de funcionamiento de dicho dispositivo tiene relación directa con las propiedades elásticas del dispositivo y no se trata de una pieza rígida, como el descrito por la presente invención.

El documento GB 2138912 A describe un elemento anillar que se utiliza para inmovilizar tuercas, que posee un orificio para el paso del vastago del bulón, unas orejetas emergentes hacia el lado de la tuerca y que a su vez poseen en su extremo libre unos labios que, una vez apretado el elemento anillar por impacto axial con una herramienta especial, aprietan lateralmente la tuerca y una orejeta hacia el lado opuesto, es decir el lado de la pieza a asegurar que, cuando se aprieta el elemento anillar con la herramienta especial, fija dicho elemento anillar a la pieza a asegurar de manera que por fricción evita el movimiento rotacional de la tuerca. Este documento solo describe un dispositivo antirrotación y no describe, ni sugiere una doble funcionalidad, antirrotación y retención, y tampoco serviría para retener un bulón en movimiento axial en la dirección del eje del elemento de unión.

Por último, los documentos FR 554054 y FR 470026 describen elementos de fijación conformados por un anillo que funciona de manera similar a una arandela estándar. El documento FR 554054 claramente define un anillo que se coloca entre la cabeza del bulón y la superficie a la que se fija y que posee un saliente para cada lado de tal manera que, además, se hace necesario realizar una muesca en la pieza a asegurar de manera que el saliente que mira hacia la pieza a asegurar se encastre en dicha muesca y el saliente que mira hacia el lado opuesto haga tope contra la cabeza del bulón, de manera tal que entre ambos salientes y la muesca evitan la rotación del bulón. Y el documento FR 470026 describe una chapa con cuatro orificios por donde ajustan cuatro tornillos a la tuerca y con una orejeta (5) saliente que está en el mismo plano que el resto de la chapa y que se dobla para sujetar lateralmente la tuerca.

Sin embargo, estos seis documento existentes en la técnica anterior no se ocupan de los casos en los cuales el elemento de unión debe cumplir su funcionalidad en caso de rotura o pérdida de la tuerca, evitando la rotación sobre su eje y el movimiento axial sobre el eje, y por lo tanto, no resuelven todas las posibles opciones de funcionamiento. En concreto en la industria aeronáutica puede ocurrir que en vuelo de un avión, debido a causas tales como vibraciones o abruptos cambios de presiones o temperaturas la tuerca que sujeta un bulón, tornillo o perno se afloje, se pierda o se rompa. Adicionalmente, los bulones, tornillos o pernos existentes en ciertas zonas de un avión deben cumplir su funcionalidad en distintas posiciones, donde es factible que distintas fuerzas actúen sobre él, fuerzas que tiendan a desplazarlos axialmente. Por lo tanto es crucial en esta industria conseguir asegurar ciertos elementos de unión, bulones, tornillos o pernos en rotación y en traslación o movimiento axial en la dirección del elemento de unión.

En concreto, en la industria aeronáutica, las Normas de Aeronavegabilidad para los sistemas de control exigen que la aeronave sea capaz de continuar con un vuelo seguro y aterrizar aun en caso de rotura o pérdida de la tuerca que sujeta un elemento de unión roscada. Por lo tanto, es necesario asegurar la integridad estructural y la función de las superficies de control mediante un dispositivo que asegure la retención del elemento de unión roscada además de evitar su rotación.

Asi, era deseable obtener un dispositivo que solucionara los problemas arriba indicados, es decir que evite la rotación de un bulón, tornillo o perno y que evite el movimiento axial En la dirección del elemento de unión roscada .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El dispositivo de aseguramiento de unión roscada de la presente invención se aplica directamente en el elemento de unión de la unión roscada, es decir en el bulón, perno o tornillo de la unión. Una misma unión roscada puede estar compuesta por más de un elemento de unión, pudiéndose disponer en tal caso de un dispositivo de aseguramiento como el descrito para cada elemento de unión, estando el dispositivo que se describe previsto para su aplicación en un elemento de unión de la unión roscada. En concreto, el dispositivo de la presente invención se aplica en la cabeza del elemento de unión (bulón, tornillo o perno) y no sobre por ejemplo la tuerca del elemento de unión.

El principio de funcionamiento del aseguramiento del elemento de unión roscada consiste en evitar la rotación del elemento de unión sobre su propio eje (función de antirrotación) y evitar que el elemento de unión se salga de su instalación o se mueva axialmente (función de retención), con el mismo dispositivo.

El dispositivo de aseguramiento de la invención es del tipo "de brazo separado" como se ha indicado anteriormente, es decir consiste esencialmente en una pieza que realiza por si misma el aseguramiento del elemento de unión (bulón, tornillo o perno), tanto la antirrotación como la retención del elemento de unión. Básicamente, la función de antirrotación se logra en el dispositivo mediante la disposición de una primera porción de pieza que una vez dispuesta sobre la cabeza del elemento de unión en su posición correcta evita el movimiento de rotación de la cabeza del elemento de unión sobre su propio eje, que se define en la dirección principal del vastago del elemento de unión.

Un aspecto característico de la invención es que es de aplicación específica a elementos de unión cuya cabeza tenga forma prismática y su sección transversal de la cabeza sea poligonal, de esta forma se posibilita que la porción de pieza evite la rotación de la cabeza del elemento de unión una vez dispuesta sobre ésta por el mecanismo de contacto que se produce entre la cabeza del elemento de unión y la porción de pieza al intentar rotar el elemento de unión sobre su propio eje. Esto se logra al interponerse rígidamente la cara lateral de la cabeza del elemento de unión con la primera porción de pieza contactando aquélla con ésta cuando el elemento de unión tiende a girar sobre su propio eje. Así, la primera porción de pieza cuenta con un hueco a través del cual la cabeza del elemento de unión puede pasar con cierta holgura suficientemente grande como para proporcionar un juego al paso de la cabeza del elemento de unión y suficientemente pequeña como para que, en el giro virtual del elemento de unión sobre su propio eje, la cara lateral de la cabeza del elemento de unión contacte tangencialmente en alguna zona con el borde del hueco de la primera porción de pieza al efectuarse el giro virtual del elemento de unión sobre su propio eje.

Por otra parte, para lograr la función de retención, el dispositivo incorpora una segunda porción de pieza que se conecta a la porción de pieza descrita anteriormente o primera porción de pieza. Para lograr la función de retención esta segunda porción de pieza se dispone en el dispositivo en la parte opuesta al lado por el que la cabeza del elemento de unión se introduce en el hueco de la primera porción de pieza. De esta manera, la misma segunda porción de pieza impide el paso de la cabeza del elemento de unión al entrar en contacto con la cara interior de la segunda porción de pieza, vista desde el interior del hueco de la primera porción de pieza donde se aloja la cabeza del elemento de unión. Entre la superficie interior de la segunda porción de pieza del dispositivo y la superficie superior de la cabeza del elemento de unión puede existir una holgura determinada con objeto de permitir al elemento de unión cierta libertad de pequeños movimientos requeridos por el diseño de la unión, como vibraciones.

Por último, el dispositivo incorpora medios convencionales de fijación de la pieza a una superficie de fijación del dispositivo próxima a la cabeza del elemento de unión como la superficie sobre la que se asienta la cabeza del elemento de unión. Estos medios pueden incorporar una porción de pieza del dispositivo por medio de la cual las dos primeras porciones de pieza se acoplen a la superficie de fijación del dispositivo, tornillos y tuercas de fijación, etc. Asimismo, pueden emplearse medios convencionales de fijación como uniones adhesivas con su respectiva superficie de solapamiento entre la pieza del dispositivo y la superficie de fijación, etc.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La presente invención será completamente comprendida sobre la base de la breve descripción que figura a continuación y de los dibujos acompañantes que se presentan, solamente a modo de ejemplo y, de esta manera, no son restrictivos dentro de la presente invención en donde :

Las figuras 1 a 4 representan una primera realización de la invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de la primera realización.

La figura 2, muestra otra vista en perspectiva de la primera realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa.

La figura 3 muestra una vista en alzado transversal del dispositivo de la primera realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa. La figura 4 muestra una vista de la sección transversal A-A' referenciada en la figura 3 del dispositivo de la primera realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa. Las figuras 5 a 8 representan una segunda realización de la invención.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva de la segunda realización. La figura 6, muestra otra vista en perspectiva de la segunda realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa.

La figura 7 muestra una vista en alzado transversal del dispositivo de la segunda realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa.

La figura 8 muestra una vista de la sección transversal A-A' referenciada en la figura 7 del dispositivo de la segunda realización, en la que el dispositivo aparece instalado en el elemento de unión, tal como se usa.

Referencias :

1: primera porción de pieza 2: segunda porción de pieza

3: medios convencionales de fijación del dispositivo a la superficie de fijación

4: elemento de unión roscada

5: cabeza del elemento de unión roscada 6: superficie de fijación del dispositivo

7 y 7': orejetas de antirrotación

8: placa de retención

9: placa de fijación del dispositivo de la primera realización 10: placa de extensión de la primera realización

11: placa de antirrotación

12: vaciado de la placa de antirrotación

13: orejetas de retención

14: placa de fijación del dispositivo de la segunda realización 15: placa de extensión de la segunda realización FORMAS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Con objeto de llegar a una mejor comprensión del objeto y funcionalidad de esta patente, y sin que se entienda como soluciones restrictivas, se realiza a continuación una descripción de dos ejemplos de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.

Ambas realizaciones que se describen en este apartado se pueden fabricar por conformado a partir de una chapa metálica. En estas realizaciones se ha seleccionado la chapa por sus ventajas técnicas de ligereza de peso y simplicidad de fabricación, criterios determinantes en el campo de aplicación particular de la aeronáutica, campo técnico para el que preferentemente se ha concebido la invención. Sin embargo, la invención seria igualmente aplicable a cualquier otro tipo de material inyectable o mecanizable que por sus características y/o coste sea conveniente . De otro lado, las realizaciones que se contemplan se aplican a un elemento de unión cuya cabeza tiene forma sustancialmente prismática y sección transversal particularmente hexagonal.

En una primera realización de la invención, según puede observarse en las figuras 1 a 4, la pieza de chapa tiene una primera porción de chapa 1 cuya misión es realizar la función de antirrotación, una segunda porción de chapa 2 con la misión de realizar la función de retención y medios de fijación 3 de la chapa a la superficie de fijación 6, que en ela realización aparece como la superficie de la unión sobre la que se asienta la cabeza del elemento de unión. La primera porción de chapa de la primera realización se compone de una orejetas 7 y 7' que se disponen enfrentadas a una distancia tal que permite alojar la cabeza 5 del elemento de unión roscada 4 en el hueco que resulta entre las dos orejetas 7 y 7'. Las dos orejetas 7 y 7' se disponen sustancialmente paralelas a las caras laterales de la cabeza 5 del bulón que se corresponden con los lados enfrentados del hexágono de la sección transversal de la cabeza del elemento de unión, existiendo una holgura entre las superficies de contacto de manera que la cabeza 5 del elemento de unión pasa con cierto juego entre las dos orejetas 7 y 7' a la vez que ante una rotación virtual del elemento de unión sobre su propio eje se produce el contacto entre las caras laterales y las orejetas, de forma que se evita la rotación.

La segunda porción de chapa 2 de la primera realización se forma por una placa 8 sustancialmente perpendicular a las orejetas 7 y 7', conectando las dos orejetas entre si. Esta placa se dispone en el lado opuesto al lado por el que cabeza 5 del elemento de unión se introduce, de forma que la placa al entrar en contacto con la superficie superior de la cabeza 8 del elemento de unión impide el desplazamiento axial del elemento de unión fuera de su posición correcta. El dispositivo se fija a la superficie de fijación 6, que en la realización es la superficie sobre la que se asienta la cabeza del elemento de unión. Para este cometido las anteriores porciones de la chapa se acoplan a la superficie con medios de fijación 3 a la superficie 6 exterior, estos medios de fijación incluyen una tercera porción de chapa 9 que sirve como superficie de solapamiento en la que se dispone un tornillo de fijación con su correspondiente tuerca y elementos de fijación auxiliares, también se incluye una cuarta porción de chapa 10. Esta porción de chapa sirve de acoplamiento entre la segunda porción de chapa 8 y la cuarta porción de chapa 9. La porción de chapa 10 es una placa de extensión que se dispone inclinada conectada a la placa 8 por un borde y a la placa 9 por el borde opuesto, asi en una vista lateral se observa como el extremo conectado a la placa 8 queda desplazado en la altura respecto a la superficie de fijación, siendo la altura la correspondiente a la instalación en la cabeza del elemento de unión, es decir en distinto plano paralelo respecto al extremo conectado a la placa 9, visualizándose la cuarta porción de chapa 10 como una rampa o pendiente entre ambos extremos.

En una segunda realización de la invención, según puede observarse en las figuras 5 a 8, la pieza de chapa tiene una primera porción de chapa 1 cuya misión es realizar la función de antirrotación, una segunda porción de chapa 2 con la misión de realizar la función de retención y medios de fijación 3 de la chapa a la superficie de fijación 6. La primera porción de chapa de la primera realización con la función de antirrotación se compone de una placa 11 en la que se realiza un vaciado con la forma del polígono de la cabeza del elemento de unión, con una holgura tal que permita el juego de dicha cabeza a través del vaciado en dirección perpendicular a la superficie de la placa. La segunda porción de chapa de la segunda realización con la función de retención está conectada a la primera porción de chapa disponiendo de unas orejetas 13 en forma angular con una parte vertical a la placa de antirrotación 11 y otra parte horizontal en el extremo opuesto del que se conecta la orejeta a la placa 11. La parte horizontal de las orejetas 13 se sitúan a una distancia de la placa 8 tal que la superficie superior de la cabeza del bulón una vez introducido el dispositivo en ella al contactar con la parte horizontal de las orejetas 13 evitan el movimiento axial del elemento de unión.

La distancia existente entre la parte horizontal de las orejetas 13 y la placa de antirrotación 11 es la adecuada para que tanto la función de antirrotación como la de retención sea efectiva, situándose la placa de antirrotación a una altura intermedia de la cabeza del elemento de unión.

Las anteriores porciones de la chapa de la segunda realización se acoplan a la superficie de fijación 6 con medios convencionales de fijación 3del dispositivo, estos medios de fijación incluyen una tercera porción de chapa 14 que sirve como superficie de solapamiento en la que se dispone un tornillo de fijación con su correspondiente tuerca y elementos de fijación auxiliares.

De forma análoga a la primera realización entre las porciones de chapa 14 y 11 se dispone una placa de extensión 15 con la inclinación correspondiente.