ES2233890T3 - Elemento de union con un tornillo y un elemento de apoyo imperdible dispuesto a su alrededor. - Google Patents
Elemento de union con un tornillo y un elemento de apoyo imperdible dispuesto a su alrededor.Info
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Abstract
Elemento de unión, que comprende un tornillo (2) con una cabeza (4) y un vástago (8), comprendiendo éste último en primer lugar un segmento roscado (12) en su extremo con un diámetro exterior (14), en segundo lugar una salida de rosca (15) en la parte de la cabeza, y finalmente en dicha parte y en posición más cercana a la cabeza un segmento liso (10) con un diámetro (11), de tal modo que la salida de rosca (15), tomando como referencia el diámetro exterior (14) del segmento roscado (12), presenta un diámetro exterior que disminuye en dirección a la cabeza (4) y un diámetro del núcleo que aumenta en dirección a la cabeza (4), y de tal modo que el diámetro (11) del segmento liso (10) es menor que el diámetro exterior (14) del segmento roscado (12), comprendiendo el elemento de unión así mismo un elemento de apoyo (3) fijado al tornillo (2) de modo imperdible y que generalmente puede rotar a su alrededor, como un casquillo, arandela o similar, presentando dicho elemento un punto de estrangulación (27), con un diámetro (28), cuyo valor es menor que el máximo valor que toma el diámetro exterior de la salida de rosca (15) y mayor que el mínimo valor que toma dicho diámetro exterior de la salida de rosca (15), de modo que el punto de estrangulación (27) del elemento de apoyo (3) presenta superficies elementales (30, 35) que se ajustan a la forma de un cono envolvente (31), en relación con lo cual las citadas superficies elementales (30, 35) que forman el cono envolvente (31) presentan una longitud (42) en la dirección axial del elemento de unión (1) que es mayor que el paso de rosca de la salida de rosca (15), estando diseñadas y dispuestas dichas superficies elementales (30, 35) y la salida de rosca (15) de tal modo, que entre ellas se produce un contacto puntiforme, o a lo sumo un contacto lineal.
Description
Elemento de unión con un tornillo y un elemento
de apoyo imperdible dispuesto a su alrededor.
La invención se refiere a un elemento de unión
con un tornillo y un elemento de apoyo imperdible generalmente
rotatorio y que se encuentra dispuesto a su alrededor, por ejemplo
un casquillo, arandela o similar. Este tipo de elementos de unión,
como mínimo provisto de dos piezas imperdibles fijadas entre sí, se
fabrican en serie para aumentar la efectividad del proceso de
prefabricación y para que finalmente el montaje realizado con la
ayuda de dichos elementos pueda realizarse más fácil y rápidamente.
Generalmente, el tornillo está hecho de metal, igual que el elemento
de apoyo. No obstante, la invención puede emplearse en ejecuciones
especiales en las que alguno de los elementos esté hecho de otro
material, por ejemplo plástico.
En el documento DE 199 24 502 A1 se da a conocer
un elemento de unión de dos piezas. Una de las piezas del elemento
de unión es un tornillo, con una cabeza, su correspondiente
superficie de apoyo y un vástago. Dicho vástago esta subdividido en
un segmento liso cilíndrico y en un segmento roscado. Mientras que
el segmento liso está dispuesto en la parte más próxima a la cabeza
del tornillo, es decir adyacente con la misma o con su superficie de
apoyo, el segmento roscado está dispuesto más o menos en el extremo
libre del vástago del tornillo. Naturalmente, el segmento roscado
puede disponerse en el tramo central cuando el tornillo presente en
su extremo un resalte de centrado o similar. El elemento de apoyo
puede ser un casquillo, una arandela u otro elemento similar, o
incluso estar compuesto de varios de estos elementos. En cualquier
caso, el elemento de apoyo presenta un punto de estrangulación con
un diámetro menor que el correspondiente diámetro exterior del
segmento roscado. Por otra parte, la creación de este punto de
estrangulación puede efectuarse de diversas maneras, por ejemplo
mediante huellas hundidas a prensa y realizadas sobre el contorno
del casquillo, o mediante un reborde periférico orientado hacia el
interior. También es factible introducir elementos adicionales en el
diámetro interior del casquillo, por ejemplo un anillo de seguridad.
Si se emplea una arandela como elemento de apoyo, su propio orificio
central forma el punto de estrangulación, y en cierto modo también
se obtiene un reborde periférico orientado hacia al interior. El
segmento liso del vástago presenta un diámetro en comparación más
reducido, es decir un diámetro que siempre es menor que los
diámetros exteriores y del núcleo de la rosca arrollada alrededor
del segmento roscado del vástago.
En los documentos DE 197 50 658 C1, US 6.227.783
B1 y DE-U-69 06 647 se dan a conocer
otros elementos de unión de dos piezas. El tornillo presenta un
vástago con un segmento liso y un segmento roscado, siendo el
diámetro del segmento liso menor o igual que el diámetro del núcleo
del segmento roscado. En este caso, el segmento roscado puede
sobre-enroscarse completamente y no tiene ninguna
salida de rosca. Tras sobre-enroscar un elemento de
apoyo de tipo casquillo con su rosca hembra en el segmento roscado,
las entradas de las respectivas roscas macho y hembra enfrentadas se
presionan entre sí, produciéndose su deformación plástica y
creándose una superficie de apoyo entre tornillo y elemento de
apoyo, lo que en definitiva garantiza que este último elemento es
imperdible.
Para poder fabricar el tornillo haciendo que el
diámetro reducido del segmento liso coincida con el diámetro del
tornillo anterior al laminado de la rosca y luego generando una
rosca en el vástago, es absolutamente necesario crear al mismo
tiempo una salida de rosca en la parte del vástago más próxima a la
cabeza del tornillo, especialmente si la rosca se crea por
laminación. En la zona de dicha salida de rosca, el diámetro
exterior del filete o filetes de rosca aumenta progresivamente,
desde un valor correspondiente al diámetro del segmento liso, es
decir el diámetro del tornillo anterior al laminado de la rosca,
hasta un valor correspondiente al diámetro exterior de la rosca
laminada en el segmento roscado. La rosca empalma con dicha salida y
finaliza su recorrido en ella. La normalización existente en el
diseño de salidas de rosca prevé la distinción entre la regla
general y un conformado denominado corto. Normalmente, el hilo de
rosca se extiende realizando 2,5 giros alrededor del tornillo, es
decir 900º, variando su diámetro progresivamente. En cambio, en una
salida de rosca corta, sólo se requiere realizar 1,25 giros, o
equivalentemente 450º. Es posible obtener salidas de rosca de menor
longitud, pero su fabricación no resulta rentable, dado que la
duración de la herramienta de laminación de roscas resulta ser en
comparación menor. En la zona de la salida de rosca, tanto para el
caso general como para salida de rosca corta, se genera un cono
envolvente que puede entrar en contacto con el elemento de soporte y
su punto de estrangulación. Si nos imaginamos la superficie
envolvente formada por los filetes de rosca en la salida de rosca,
obtendremos un plano de longitud muy larga, cuya pendiente aumenta
progresiva y lentamente. Este cono envolvente, que equivale así a un
plano inclinado, permite el bloqueo del elemento de apoyo en la zona
de la salida de rosca. Los elementos de unión de los tipos citados
anteriormente se emplean especialmente como piezas a granel en las
estaciones de montaje. Generalmente, se intercala una estación de
suministro o de transporte automática antes de la estación de
montaje, que va recibiendo de aquéllas una hilera de elementos de
unión, por ejemplo en sentido axial. Este tipo de dispositivos de
transporte trabaja a menudo con accionamientos vibratorios, por lo
que existe el riesgo de que el elemento de unión quede agarrotado
por vibración en el tornillo, de modo que luego resulte imposible
montarlo en la estación de montaje. Aunque los elementos de unión se
suministren individualmente conforme a su aplicación prevista,
durante su transporte como piezas a granel, existe igualmente el
riesgo de que en algunos de ellos los elementos de apoyo queden
aprisionados contra el tornillo en la zona de la salida de rosca.
Estos inconvenientes no sólo son relevantes cuando los puntos de
estrangulación en forma de huellas hundidas a prensa se encuentran
en posiciones localizadas del contorno del elemento de apoyo, sino
también cuando se encuentran distribuidos continuamente por todo su
contorno. En el primer caso, existe el riesgo adicional de que en la
posición de aprisionamiento dichas huellas hundidas a prensa queden
agarrotadas por vibración justamente cuando encajan entre dos
filetes de rosca adyacentes de la zona de la salida de rosca.
El objetivo de la presente invención es obtener
un elemento de unión que comprenda un mínimo de dos piezas, tornillo
y elemento de apoyo, de manera que el elemento de apoyo esté fijado
de modo imperdible al tornillo y se disminuya claramente su
tendencia a quedar aprisionado, especialmente durante el proceso
automático de transporte de elementos de unión.
Conforme a la invención, la consecución de este
objetivo se basará en un elemento de unión con las características
descritas en la reivindicación 1.
La invención se plantea la idea de construir una
superficie cónica envolvente alrededor de la salida de la rosca,
corta o larga indistintamente, del segmento roscado en la parte más
próxima a la cabeza del tornillo. Dicha superficie discurrirá sin
pasar por los fondos entre filetes adyacentes de la salida de rosca.
Mientras que en el estado actual de la técnica puede ocurrir que
cualquiera de las huellas hundidas a prensa encaje al menos
parcialmente en un fondo entre filetes adyacentes y quede enganchada
o aprisionada, con una superficie envolvente cónica del tipo
indicado no puede producirse esta situación. Las crestas del filete
o filetes de rosca de la salida de rosca forman en sí mismas un
cono, que a su vez está rodeado por un segundo cono, formado éste
último aunque sea rudimentariamente a partir de las distintas
superficies elementales del elemento de apoyo. Naturalmente, también
es posible construir directamente en el elemento de apoyo un cono
truncado más o menos completo que represente la superficie
envolvente mencionada. La diferencia entre los ángulos de conicidad
de ambas superficies garantiza que sólo se obtendrá un contacto
puntiforme, o a lo sumo un contacto lineal, entre el elemento de
apoyo y la salida de rosca, y por tanto no se llegará a ninguna
situación de bloqueo. El límite para la discrepancia requerida entre
ambos ángulos de conicidad viene dado por la situación de
autobloqueo.
Así mismo, es importante describir cómo se
extiende la superficie cónica envolvente en la dirección axial del
elemento de unión, más exactamente en la dirección dada por el
ángulo de conicidad. Así, en relación con las superficies
elementales que forman la superficie envolvente de la salida de
rosca en la parte más próxima a la cabeza del tornillo, conviene que
su longitud en la dirección axial del elemento de unión sea un
múltiplo del paso del segmento roscado. Más concretamente, al
expresarlo de esta manera se está indicando que conviene que esta
longitud valga aproximadamente entre el doble y el triple del paso
del segmento roscado, mientras que el valor límite inferior coincide
aproximadamente con el valor del paso del segmento roscado. Si los
dos ángulos de conicidad coinciden, variando la longitud axial de
las superficies elementales o de la superficie envolvente entera, se
puede aumentar el grado de contacto puntiforme o lineal entre las
piezas. Por otra parte, se garantiza que no se producirá ninguna
situación de bloqueo en los fondos entre filetes de la salida de
rosca.
En relación con la superficie envolvente situada
en la salida de rosca de la parte más próxima a la cabeza del
tornillo y que está formada por superficies elementales, conviene
especialmente que su ángulo de conicidad sea igual o menor que el
ángulo de conicidad de la salida de rosca. Cuando ambos ángulos
coinciden, se obtiene una línea de contacto de tipo helicoidal,
siempre y cuando las crestas de los filetes de rosca se encuentren
justamente sobre un cono. Resulta incluso más práctico dimensionar
el ángulo de conicidad de la superficie envolvente para que sea
menor que el ángulo de conicidad de la salida de rosca, ya que de
este modo el contacto entre tornillo y elemento de apoyo es
aproximadamente puntiforme, lo cual también garantiza que no se
producirá ninguna situación de bloqueo entre las piezas.
Es conveniente que el ángulo de conicidad de la
superficie envolvente de la salida de rosca esté comprendido entre
3º y 8º. Para ello, generalmente el ángulo de conicidad de la salida
de rosca debe ser aproximadamente 8º. Por otra parte, tampoco
conviene que el ángulo de la superficie envolvente sea demasiado
pequeño. Así, se logra una buena capacidad de separación entre
tornillo y elemento de apoyo cuando el ángulo de la superficie
envolvente de la salida de rosca es de unos 5º.
Para construir la superficie envolvente de la
salida de rosca del tornillo, se puede recurrir a diversas
posibilidades. Una primera posibilidad consiste en que las
superficies elementales estén formadas a partir de huellas hundidas
a prensa distribuidas uniformemente sobre el contorno del elemento
de apoyo. Se deberá prever la realización localizada de un mínimo de
dos, preferentemente tres o cuatro, huellas hundidas a prensa. Por
regla general, la ejecución de dichas huellas es posterior al
proceso de enfilado del elemento de apoyo en el tornillo. Proceder
de este modo resulta ventajoso, ya que se evita el riesgo de
deteriorar la superficie del tornillo.
Una segunda posibilidad de realización de la
superficie envolvente consiste en formar las superficies elementales
a partir de una superficie oblicua dispuesta alrededor del elemento
de apoyo. En la práctica, una superficie de este tipo genera un cono
truncado alrededor del elemento de apoyo y por tanto se ajusta a la
superficie envolvente requerida. Tanto la superficie oblicua como
las superficies elementales formadas a partir de las huellas
hundidas a prensa constituyen un elemento superficial que se
extiende en la parte interna del elemento de apoyo, y que queda
enfrentado con la salida de rosca del segmento roscado del tornillo.
La citada superficie oblicua puede obtenerse conformando el elemento
de apoyo con un proceso de laminación, especialmente si la dimensión
axial del elemento de apoyo es relativamente grande, es decir si
dicho elemento es un casquillo o similar. Por otra parte, también se
puede diseñar el elemento de apoyo y su superficie oblicua en forma
de disco y fijar ambos de modo imperdible a la rosca que se debe
laminar en el segmento roscado. Cuando el elemento de apoyo tiene
forma de disco, y por tanto su dimensión axial es relativamente
reducida, no suele ser factible generar la superficie oblicua o las
huellas hundidas a prensa posteriormente al ensamblaje del tornillo
y elemento de apoyo. Para estos casos, antes del ensamblaje conviene
completar el mecanizado del elemento de apoyo en forma de disco,
proceder luego al ensamblaje fijando dicho elemento al vástago del
tornillo y finalmente arrollar la rosca alrededor de dicho vástago.
Este proceso resulta especialmente sencillo cuando la dimensión
axial del elemento de apoyo en forma de disco es significativamente
menor que la dimensión axial del segmento liso de diámetro reducido
del vástago, en el cual el elemento de apoyo posee cierto juego de
movimiento.
El elemento de apoyo puede diseñarse y
dimensionarse para transmitir un esfuerzo en la dirección axial.
Así, un elemento de apoyo en forma de disco presenta un diseño que
reúne justamente las características necesarias para ofrecer esta
funcionalidad. Por otra parte, los elementos de apoyo en forma de
casquillo son también idóneos para transmitir un esfuerzo en la
dirección axial, así que pueden emplearse por ejemplo para limitar
la profundidad de enroscado.
Si se opta por realizar localizadamente huellas
hundidas a prensa, resulta propicio situarlas en la parte superior
adyacente a la cabeza del tornillo del casquillo que actúa de
elemento de apoyo. Ello resulta más ventajoso, puesto que se obtiene
mayor juego de movimiento entre elemento de apoyo y tornillo. Antes
de montar el elemento de unión, el elemento de apoyo puede
extenderse a lo largo de un amplio recorrido del segmento roscado y
protegerlo por tanto de posibles deterioros. Se sobreentiende que la
dimensión axial de un elemento de apoyo de tipo casquillo estará
ajustada de manera coherente con la dimensión axial del segmento
liso de diámetro reducido del vástago del tornillo.
La invención se describe más clara y
detalladamente mediante ejemplos de realización. Se muestran varias
figuras.
La figura 1 muestra una vista de perfil de una
primera forma de ejecución del elemento de unión con un elemento de
apoyo de tipo casquillo.
La figura 2 muestra una vista de perfil de una
segunda forma de ejecución del elemento de unión con un elemento de
apoyo en forma de disco.
La figura 3 muestra una vista parcial de otra
forma de ejecución del elemento de unión.
La figura 4 muestra una vista parcial de otra
forma de ejecución del elemento de unión.
La figura 5 muestra una representación ampliada
en forma de corte sectorial de una salida de rosca convencional y de
un elemento de apoyo (estado actual de la técnica.)
La figura 6 muestra una representación ampliada
en forma de corte sectorial de la superficie envolvente básica
formada a partir del elemento de apoyo dispuesto alrededor de la
salida de rosca.
La figura 7 muestra una representación ampliada
en forma de corte sectorial de la superficie envolvente básica
formada a partir del elemento de apoyo dispuesto alrededor de la
salida de rosca, con una particularidad adicional.
La figura 8 muestra la representación de otra
forma de ejecución.
Finalmente, la figura 9 muestra una ampliación
funcional de la forma de ejecución conforme a la figura 1.
En la figura 1 se representa una primera forma de
ejecución del elemento de unión 1. Dicho elemento de unión 1 consta
como mínimo de dos piezas y está compuesto principalmente de un
tornillo 2 y de un elemento de apoyo 3.
El tornillo 2 mostrado en esta figura es un
tornillo con cabeza de collarín y presenta una cabeza 4 provista de
una superficie de ataque ovalada 5 para una herramienta de apriete y
un collarín 6, con una superficie de apoyo 7 que sirve para
transmitir un esfuerzo en la dirección axial. Empalmado con la
cabeza 4 o más precisamente con su superficie de apoyo 7 se extiende
un vástago 8 hasta el extremo libre 9 del tornillo. En el extremo
libre 9 es posible prolongar el vástago 8 con un resalte de
centrado. En la parte adyacente a la cabeza del tornillo, el vástago
8 presenta un segmento liso 10 que posee un diámetro 11 menor que el
diámetro de la rosca que se describirá más adelante. El vástago 8
presenta un segmento roscado 12 en el extremo libre 9 del tornillo
2, es decir orientado hacia el mismo. La rosca del segmento roscado
12 presenta un diámetro del núcleo 13 y un diámetro exterior 14.
Entre el segmento liso 10 del vástago con un diámetro 11 de valor
menor que el diámetro exterior 14 del segmento roscado 12 y el
segmento roscado 12, se extiende una salida de rosca 15 orientada
hacia la cabeza del tornillo. La salida de rosca 15 se extiende en
la dirección axial del tornillo 2 a lo largo de una longitud 16,
mientras que el segmento roscado 12 presenta una longitud 17,
incluyendo la longitud de la salida de rosca del extremo libre 9 del
tornillo. En la figura 1 se puede apreciar que la salida de rosca 15
genera un cono 18. En el estado actual de la técnica, las salidas de
rosca 15 se extienden a lo largo de una superficie cónica y por
tanto generan el cono 18, cuya longitud se adecúa a la longitud de
la salida de rosca correspondiente. Generalmente, el cono 18
presenta un ángulo de conicidad 19 (fig. 6) con un valor de unos 8º.
El diámetro reducido 11 del segmento liso 10 toma un valor situado
normalmente entre el diámetro del núcleo 13 y el diámetro exterior
14 del segmento roscado 12. El segmento liso 10 se extiende a lo
largo de una longitud 20, con inicio en la superficie de apoyo 7 de
la cabeza 4 del tornillo 2 y fin al principio de la salida de rosca
15 orientada hacia la cabeza del tornillo. El diseño del tornillo 2
no presenta variaciones con respecto al estado actual de la
técnica.
El elemento de apoyo representado en la figura 1
es un casquillo 21, que presenta una forma parecida a un cilindro
hueco dispuesto a lo largo del eje 22 del tornillo 2, y un diámetro
interior 23. Dicho diámetro interior 23 es mayor que el diámetro
exterior 14 del segmento roscado 12, de modo que tras la
conformación de la rosca en el segmento roscado 12, el casquillo 21
puede colocarse por deslizamiento en el tornillo 2, más
concretamente en su vástago 8. En el extremo del tornillo, el
casquillo 21 puede estar provisto de bridas 24 y 25 que se extienden
en la dirección radial. El casquillo 21 se extiende a lo largo de la
longitud 26 en la dirección axial, es decir paralelamente al eje 22.
Normalmente, la longitud 26 es mayor que la suma de las longitudes
16 y 20, de modo que el casquillo 21 termina en la zona de la salida
de rosca 15. No obstante, si se prevé la posibilidad de
sobre-enroscado del segmento roscado 12, es posible
conformar el casquillo 21 para que tenga una longitud 26 en
comparación más corta. Se puede lograr que el casquillo 21 o el
elemento de apoyo 3 rote alrededor del tornillo 2, ajustando su
diámetro. El elemento de apoyo 3 presenta un punto de estrangulación
27 con un diámetro 28, dimensionado para que sea menor que el
diámetro exterior 14 del segmento roscado 12. El punto de
estrangulación 27 puede estar formado a partir de varias huellas
hundidas a prensa 29, cuya ejecución es posterior al laminado de la
rosca del segmento roscado 12 y al enfilado del casquillo 21 en el
tornillo 2. Las huellas hundidas a prensa 29 indican o forman
superficies elementales 30 en el diámetro interior 23 del casquillo
21, que se ajustan a la forma de un cono envolvente 31 (fig. 6) o
que forman parte de un cono envolvente 31. El cono envolvente 31
presenta un ángulo de conicidad 32. Por otra parte, el punto de
estrangulación 27 puede crearse de otras maneras, por ejemplo
mediante un reborde periférico orientado hacia el interior o
mediante una superficie oblicua que forme parte de un cono truncado
o similar.
La particularidad de la invención consiste en el
tipo de conformación de las huellas hundidas a prensa 29 enfrentadas
con la correspondiente salida de rosca 15 del tornillo 2, y que
están formadas a partir de las superficies elementales 30 del cono
envolvente 31. El cono envolvente 31, formado por las superficies
elementales 30 de las huellas hundidas a prensa 29, rodea el cono 18
de la salida de rosca 15, tal y como se muestra en la figura 6.
Normalmente, el ángulo de conicidad 19 del cono 18 de la salida de
rosca 15 tiene un valor de unos 8º. El ángulo de conicidad 32 del
cono envolvente 31 se dimensiona para que tenga el mismo valor o
para que sea menor. En la figura 6 se muestra un ángulo de conicidad
32 que es menor, con un valor que conviene que esté entre 3º y 8º.
Por ejemplo, resulta ventajoso que el valor del ángulo de conicidad
32 sea de 5º. Ajustando la discrepancia relativa entre la salida de
rosca 15 y el cono envolvente 31 resultante de las huellas hundidas
a prensa 29 con sus superficies elementales 30, se puede obtener un
contacto puntiforme, o a lo sumo un contacto lineal, entre el
elemento de apoyo 3 y la salida de rosca 15, en el momento en que se
hace avanzar el elemento de unión 1 con su cabeza 4 orientada hacia
arriba y un elemento transportador actúa sobre la superficie de
apoyo 7 de la cabeza 4. De este modo, se evita con toda seguridad
cualquier situación de bloqueo del elemento de apoyo 3 en el
tornillo 2. Durante el proceso de montaje del elemento de unión 1,
el elemento de apoyo 3 adopta la posición relativa que le ha sido
predeterminada, sin más circunstancia que apoyando la brida 24 sobre
la superficie de apoyo 7.
En la figura 2 se muestra otra posibilidad de
ejecución del elemento de unión 1 con el tornillo 2, caracterizado
porque el elemento de apoyo 3 asociado y dispuesto a su alrededor
tiene forma de disco 33. El disco 33 presenta un cuello 34, que se
extiende en dirección axial y en cuyo interior discurre
periféricamente una superficie oblicua 35. Dicha superficie oblicua
35 es comparable a las superficies elementales 30 de la forma de
ejecución conforme a la figura 1 y del mismo modo se apoya sobre un
cono envolvente 31 que presenta un ángulo de conici
dad 32.
dad 32.
Conforme a la figura 2, la fabricación del
elemento de unión se realiza de modo ventajoso tal y como se detalla
a continuación. En primer lugar, se fabrica el tornillo 2
separadamente, de tal modo que el vástago 8 obtenga en toda su
longitud el diámetro anterior al laminado de la rosca. Así mismo, se
mecaniza completamente el elemento de apoyo 3, dotándolo de forma de
disco 33 y concluyendo por ejemplo con el acabado de calidad de su
superficie, incluyéndose el acabado de las superficies oblicuas 35.
A continuación, se enfila el elemento de apoyo 3 en el vástago 8 del
tornillo 2 y una vez concluida esta operación se lamina o arrolla
una rosca 36 y su correspondiente salida de rosca 15 en la zona del
segmento roscado 12. Al arrollar los filetes de la rosca 36
alrededor del tornillo, se produce un desplazamiento del material en
la dirección radial hacia afuera en el vástago 8 del tornillo 2,
originándose el diámetro exterior 14 del segmento roscado 12, que se
dimensiona para que sea mayor que el diámetro interior del disco 33.
De este modo, el elemento de apoyo 3 queda fijado al tornillo 2 de
modo imperdible y puede rotar a su alrededor. El arrollado de los
filetes de la rosca 36 se convierte en una operación especialmente
sencilla cuando la longitud axial del disco 33 es comparativamente
corta, en cualquier caso más corta que la longitud del segmento liso
10 de diámetro reducido del vástago 8.
Las formas de ejecución de las figuras 3 y 4
muestran igualmente elementos de apoyo 3 en forma de disco 33, y
especialmente en forma de arandela, es decir sin presentar un cuello
34 (fig. 2.) Conforme a la figura 3, la superficie oblicua 35 del
disco 33 se extiende sobre todo el grosor del disco 33. De este
modo, el disco 33 presenta una superficie perforada cónica que
también forma parte del cono envolvente 31. En la forma de ejecución
mostrada en la figura 4, la superficie oblicua 35 del disco 33 se
extiende solamente sobre una zona central de la longitud axial del
disco 33. En la cara superior del disco 33, adyacente con la cabeza
4 del tornillo, se ha realizado un rebaje 37, ajustado al radio de
transición del segmento liso 10 a la superficie de apoyo 7. La
superficie oblicua 35 puede prolongarse directamente hasta la cara
inferior del disco 33, o bien, tal y como se muestra en la figura,
desembocar en una superficie cilíndrica 38, cuyo diámetro interior
debe ser mayor que el diámetro exterior del segmento roscado, para
garantizar que dicha superficie cilíndrica 38 no se quede atascada
en la salida de rosca 15.
En la figura 5 se aclara una vez más el estado
actual de la técnica mediante un corte sectorial. Se trata de una
representación ampliada de una parte del tornillo 2 con la salida de
rosca 15 y la rosca 36 del segmento roscado 12. La salida de rosca
15 se extiende en dirección axial entre el segmento liso 10 de
diámetro reducido y el segmento roscado 12. De acuerdo con esta
disposición, se representa una parte de un casquillo 21 o más
genéricamente de un elemento de apoyo 3. El elemento de apoyo 3
presenta huellas hundidas a prensa 39, que en la dirección axial se
hallan distribuidas sobre la zona central de su contorno, y que en
la dirección radial han sido conformadas de fuera hacia dentro. En
función del tipo de conformación de la herramienta de estampación,
las huellas hundidas a prensa 39 crean una superficie 40
aproximadamente esférica y que sobresale radialmente hacia el
interior. La superficie 40 también puede presentar forma ligeramente
redondeada. En el estado actual de la técnica, dicha superficie
siempre se conforma para que pueda encajar, como mínimo
parcialmente, en un fondo 41 entre dos filetes de rosca adyacentes
de la salida de rosca 15, de modo que el elemento de apoyo 3 puede
quedar enganchado o atascado en la zona de la salida de rosca 15 del
tornillo 2, tal y como se aprecia en la figura 5.
A diferencia del ejemplo anterior, en la figura 6
se muestra un diseño de acuerdo con la invención, con superficies
elementales 30 o una superficie oblicua 35 formando parte de un cono
envolvente 31 que presenta un ángulo de conicidad 32 menor. En la
figura 6 se aprecia que el contacto entre el cono 18 y la salida de
rosca 15 es sólo puntiforme o a lo sumo lineal. El límite existente
para el valor del ángulo de conicidad 32 viene dado por la situación
de autobloqueo. Aunque en la figura 6 se represente el elemento de
apoyo 3 en forma de casquillo 21, cuando el elemento de apoyo 3
tiene forma de disco 33, la situación es
análoga.
análoga.
En la figura 7 se muestra otra posibilidad de
ejecución. En este caso, el elemento de apoyo 3 presenta
localizadamente huellas hundidas a prensa 29, que forman las
superficies elementales 30. Lo mismo aplica para una deformación de
tipo reborde periférico que genere la correspondiente superficie
oblicua 35. A partir de la figura 7 queda claro que conviene que las
superficies elementales 30 o la superficie oblicua 35 se extiendan
exactamente en la misma dirección que el cono envolvente y que
presenten una longitud axial 42 no menor que la longitud del paso de
rosca del segmento roscado 12 o de la salida de rosca 15. El paso
del segmento roscado en la zona de la salida de rosca 15 es la
distancia entre dos líneas de trazas y puntos consecutivas. En la
forma de ejecución representada, la longitud axial 42 es algo mayor
del doble del paso de rosca. También en este caso, las superficies
elementales 30 o la superficie oblicua 32 forman parte de un cono
envolvente 31 que presenta un ángulo de conicidad 32. Las
superficies elementales 30 o la superficie oblicua 35, en su extremo
orientado hacia el extremo libre 9 del tornillo 2, se prolongan
directamente hasta la superficie interior del casquillo 21 o del
elemento de apoyo 3.
En la figura 8 se muestra una forma de ejecución
que presenta algunas modificaciones. En este caso, las huellas
hundidas a prensa 29 con sus superficies elementales 30 o el reborde
periférico con su superficie oblicua 35 también se extienden
axialmente a lo largo de una longitud 42. Sin embargo, la
deformación radial del elemento de unión 3 es aquí algo más acusada
que en la forma de ejecución de la figura 7, de tal modo que se
produce un mayor juego de movimiento entre el casquillo 21 y el
diámetro exterior 14 de la rosca 12.
En la figura 9 se muestra una forma de ejecución
parecida a la de la figura 1, por lo que ante todo es posible
remitirse a su correspondiente descripción. En este caso, el
elemento de unión 1 mostrado también presenta un elemento de apoyo 3
con las dos bridas 24 y 25. En las bridas 24 y 25 está alojado o
dispuesto un elemento elastómero 43 que se extiende a lo largo de
toda la distancia existente entre dichas bridas 24 y 25. De este
modo, se obtiene un elemento de unión 1 para fijación insonorizada.
El apoyo sobre el material se produce en la zona central del
elemento elastómero 43, de modo que no es necesario que el casquillo
3 transmita esfuerzo alguno en la dirección axial. En realidad, no
es necesario que el elemento elastómero 43 se extienda totalmente a
lo largo de todo el espacio existente entre las bridas 24 y 25,
pudiendo tener dimensiones comparativamente más reducidas. Así
mismo, es posible diseñar el tornillo 2 como un tornillo con
collarín central, lo que significa que se debe conformar un elemento
funcional adicional en la cabeza 4. De todos modos, este tipo de
ampliaciones funcionales no tiene ninguna repercusión en la presente
invención.
LISTA DE REFERENCIAS NUMÉRICAS
- 1
- - Elemento de unión
- 2
- - Tornillo
- 3
- - Elemento de apoyo
- 4
- - Cabeza
- 5
- - Superficie de ataque
- 6
- - Collarín
- 7
- - Superficie de apoyo
- 8
- - Vástago
- 9
- - Extremo
- 10
- - Segmento liso del vástago
- 11
- - Diámetro
- 12
- - Segmento roscado
- 13
- - Diámetro del núcleo
- 14
- - Diámetro exterior
- 15
- - Salida de rosca
- 16
- - Longitud
- 17
- - Longitud
- 18
- - Cono
- 19
- - Ángulo de conicidad
- 20
- - Longitud
- 21
- - Casquillo
- 22
- - Eje
- 23
- - Diámetro interior
- 24
- - Brida
- 25
- - Brida
- 26
- - Longitud
- 27
- - Punto de estrangulación
- 28
- - Diámetro
- 29
- - Huella hundida a prensa
- 30
- - Superficie elemental
- 31
- - Cono envolvente
- 32
- - Ángulo de conicidad
- 33
- - Disco
- 34
- – Cuello
- 35
- - Superficie oblicua
- 36
- - Rosca
- 37
- - Rebaje
- 38
- - Superficie cilíndrica
- 39
- - Huella hundida a prensa
- 40
- - Superficie
- 41
- - Fondo entre filetes
- 42
- - Longitud
- 43
- - Elemento elastómero
Claims (10)
1. Elemento de unión, que comprende un tornillo
(2) con una cabeza (4) y un vástago (8), comprendiendo éste último
en primer lugar un segmento roscado (12) en su extremo con un
diámetro exterior (14), en segundo lugar una salida de rosca (15) en
la parte de la cabeza, y finalmente en dicha parte y en posición más
cercana a la cabeza un segmento liso (10) con un diámetro (11), de
tal modo que la salida de rosca (15), tomando como referencia el
diámetro exterior (14) del segmento roscado (12), presenta un
diámetro exterior que disminuye en dirección a la cabeza (4) y un
diámetro del núcleo que aumenta en dirección a la cabeza (4), y de
tal modo que el diámetro (11) del segmento liso (10) es menor que el
diámetro exterior (14) del segmento roscado (12), comprendiendo el
elemento de unión así mismo un elemento de apoyo (3) fijado al
tornillo (2) de modo imperdible y que generalmente puede rotar a su
alrededor, como un casquillo, arandela o similar, presentando dicho
elemento un punto de estrangulación (27), con un diámetro (28), cuyo
valor es menor que el máximo valor que toma el diámetro exterior de
la salida de rosca (15) y mayor que el mínimo valor que toma dicho
diámetro exterior de la salida de rosca (15), de modo que el punto
de estrangulación (27) del elemento de apoyo (3) presenta
superficies elementales (30, 35) que se ajustan a la forma de un
cono envolvente (31), en relación con lo cual las citadas
superficies elementales (30, 35) que forman el cono envolvente (31)
presentan una longitud (42) en la dirección axial del elemento de
unión (1) que es mayor que el paso de rosca de la salida de rosca
(15), estando diseñadas y dispuestas dichas superficies elementales
(30, 35) y la salida de rosca (15) de tal modo, que entre ellas se
produce un contacto puntiforme, o a lo sumo un contacto lineal.
2. Elemento de unión según la reivindicación 1,
caracterizado por presentar la superficie cónica envolvente
(31, 32) de la salida de rosca (15) próxima a la cabeza del tornillo
y formada por los elementos de superficie (30, 35), un ángulo de
conicidad (32) cuyo valor es igual o menor que el ángulo de
conicidad (19) de dicha salida de rosca (15).
3. Elemento de unión según la reivindicación 2,
caracterizado por presentar una superficie cónica envolvente
(31, 32) de la salida de rosca (15) próxima a la cabeza del tornillo
con un ángulo de conicidad (32) de entre 3º y 8º
aproximadamente.
4. Elemento de unión según la reivindicación 3,
caracterizado por presentar una superficie cónica envolvente
(31, 32) de la salida de rosca (15) próxima a la cabeza del tornillo
con un ángulo de conicidad (32) de 5º.
5. Elemento de unión según la reivindicación 1,
caracterizado por presentar superficies elementales (30, 35),
que forman la superficie cónica envolvente (31, 32) de la salida de
rosca (15) próxima a la cabeza del tornillo, y cuya longitud (42) en
la dirección axial del elemento de unión (1) es un múltiplo del paso
del segmento roscado (12).
6. Elemento de unión según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por estar formadas las
superficies elementales (30) del elemento de apoyo (3) por huellas
hundidas a prensa (29) que se encuentran distribuidas uniformemente
sobre el contorno del elemento de apoyo (3).
7. Elemento de unión según cualquiera o
cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por
estar formadas las superficies elementales del elemento de apoyo (3)
a partir de una superficie oblicua (35) dispuesta
periféricamente.
8. Elemento de unión según la reivindicación 7,
caracterizado por presentar un elemento de apoyo (3, 21) en
forma de disco, con una superficie oblicua (35) y unido de modo
imperdible a una rosca (36) que posteriormente se arrollará
alrededor del segmento roscado (12).
9. Elemento de unión según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por estar conformado y
diseñado el elemento de apoyo (3) para la transmisión de un esfuerzo
en la dirección axial.
10. Elemento de unión según la reivindicación 6,
caracterizado por estar dispuestas las huellas hundidas a
prensa (29) y localizadas en el elemento de apoyo (3) en la parte
superior del casquillo (21), orientado hacia la cabeza (4) del
tornillo (2).
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