ES2311190T3 - Elemento que se puede unir mediante remachado a una pieza de chapa asi como conjunto y procedimiento para producir el conjunto. - Google Patents
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Abstract
Un elemento (12) aplicable mediante remachado a una pieza de chapa (10), en particular un elemento en forma de un bulón de centraje, con una parte de vástago (14) y una parte de cabeza (16), presentando la parte de cabeza por su lado (18) próximo a la pieza de chapa un rebaje anular (20) al menos aproximadamente de forma anular, que está situado radialmente en el interior de una superficie de asiento de forma anular (24 ó 24'') y que por el lado radial exterior tiene una transición a esta superficie de asiento de forma anular a través de una pared al menos aproximadamente cónica (23), estando rodeada la parte del vástago de un tramo de remache (22) de forma tubular, caracterizado porque el rebaje anular (20) pasa por el lado radial interior a un tramo cilíndrico (21) de la parte de cabeza (16), que a su vez tiene una transición a la parte del vástago (14) y al tramo de remache (22), y porque está previsto por lo menos un rebaje local (32) y preferentemente varios rebajes locales (32) distribuidos uniformemente en la pared de forma cónica (23) del rebaje anular y/o en una superficie del fondo (26) de forma anular opcionalmente presente en el rebaje anular.
Description
Elemento que se puede unir mediante remachado a
una pieza de chapa así como conjunto y procedimiento para producir
el conjunto.
La presente invención se refiere a un elemento
que se puede aplicar mediante remachado a una pieza de chapa, en
particular un elemento en forma de un bulón de centraje con una
parte de vástago y una parte de cabeza, presentando la parte de
cabeza por su lado orientado hacia la pieza de chapa un rebaje que
tiene como mínimo una forma aproximadamente anular, que está
situada radialmente en el interior de una superficie de asiento de
forma anular y que por el lado radial exterior tiene una transición
a esta superficie de asiento de forma anular a través de una pared
al menos aproximadamente de forma cónica, estando rodeada la parte
del vástago por un tramo de remache de forma anular. La invención
se refiere además a un conjunto compuesto por una pieza de chapa, a
la cual está adosado el elemento así como a un procedimiento para la
aplicación del elemento a una pieza de chapa.
Un elemento o un conjunto así como un
procedimiento de la clase citada inicialmente se conocen por las
Fig. 8 y 9 del documento EP-A-0 539
793. En el procedimiento que allí se describe se realiza la pieza de
chapa de tal modo que en la zona de la aplicación presenta un
realce de forma cónica, introduciéndose la parte de vástago del
bulón dotada de rosca así como el tramo de remache de forma anular a
través de un orificio central del realce de forma cónica,
procediendo desde el lado elevado, comprimiéndose durante el proceso
de remachado la zona superior del realce de forma cónica dejándolo
plano, y quedando el reborde de remachado dentro de un rebaje
anular en la cara inferior de la pieza de chapa, es decir sobre la
cara de la pieza de chapa alejada de la pieza de cabeza del
elemento de bulón, estando todavía presente el realce de forma
cónica después de la compresión plana parcial.
En la forma de realización representada existen
varios resaltes de seguro contra la torsión uniformemente
distribuidos en dirección periférica que se encuentran en la zona de
la transición entre el rebaje anular de la pieza de cabeza al tramo
de remachado de forma anular, y que en una vista lateral presentan
una forma triangular, extendiéndose los resaltes de seguro contra
la torsión en la dirección radial sólo en una parte de la anchura
del rebaje anular.
En la práctica sin embargo no se han utilizado
elementos de bulón de esta clase. Un motivo para ello consiste en
que los resaltes de seguro contra la torsión por una parte son más
bien perjudiciales para el conformado deseado de la pieza de chapa,
y por otra parte refuerzan el tramo de remachado de forma anular con
lo cual resulta difícil el rebordeado del tramo de remachado.
Además, un diseño de esta clase puede dar lugar a deformaciones
indeseables de la chapa. En esta clase de elementos, la matriz
competente para la formación del reborde de remachado y del
conformado de la pieza de chapa aprieta sobre el reborde de
remachado y el reborde de remachado aprieta sobre la pieza de
chapa. Por este motivo es preciso que el reborde de remachado que se
forma apriete la pieza de chapa contra los resaltes de seguro
contra la torsión, calando a presión los resaltes de seguro contra
la torsión dentro del material de chapa. En la práctica esto resulta
difícil y puede llegar a producirse que el material de la chapa
quede enganchado en los resaltes de seguro contra la torsión, con lo
cual falla la formación del reborde de remachado y se deforma el
tramo de remache, quedando en cierto modo comprimido radialmente
dentro del material de chapa.
En la técnica se conocen una serie de
aplicaciones en las que un elemento aplicado mediante remachado a
una pieza de chapa ha de servir de elemento de centraje. El
elemento presenta en este caso una zona de una parte de vástago que
encaja de forma relativamente ajustada en el interior de un agujero
de otro componente, que está aplicado al elemento de remachado con
la pieza de chapa y que se trata de posicionar con exactitud
respecto a la pieza de chapa. El elemento de centraje puede tener
una mera función de centraje, con lo cual se puede efectuar el
atornillamiento del otro componente a la pieza de chapa mediante
otros elementos, o el elemento de centraje se puede dotar
directamente de una rosca que sirve para la fijación del componente
a la pieza de chapa. En ese caso, el elemento no cumple solamente
una función de centraje sino también una función de fijación.
Tales elementos de centraje o elementos de
centraje y fijación han sido realizados hasta ahora por la Firma
Profil Verbindungstechnik GMBH & Co. KG, en forma de los
denominados bulones SBF, que se describen por ejemplo en la Patente
alemana 3447006.9. En un elemento de bulón SBF, el extremo de la
parte de cabeza alejado de la parte del vástago se diseña para
efectuar una unión remachada con el componente.
Si bien esta clase de elementos de centraje,
eventualmente cumpliendo también la función de fijación, se han
acreditado en la práctica, la aplicación a la pieza de chapa en la
zona de la parte de cabeza del elemento requiere un conformado
relativamente importante de la pieza de chapa y de la pieza de
cabeza. Esto da lugar a que en los elementos que tengan un diámetro
de la parte de vástago igual o superior a 12 mm se requieran unas
fuerzas de conformado relativamente grandes para conseguir la unión
remachada necesaria con la pieza de chapa. Esto resulta
problemático, especialmente si la pieza de chapa presenta un grueso
considerable, lo cual sucede con frecuencia cuando se utilizan
elementos de centraje con unos diámetros de la parte de vástago
superiores.
También en otros elementos de fijación que se
pueden emplear para fines de centraje surge una problemática
similar.
Otro elemento que se puede emplear como elemento
de centraje se describe en el documento WO 02/077468. Allí se trata
de un elemento funcional con una parte de cabeza que presenta una
superficie de asiento de forma anular y un tramo de remache de
forma tubular previsto por el lado de la superficie de asiento de la
parte de cabeza y que se extiende desde la parte de cabeza, estando
dispuesto un tramo de guiado de forma tubular concéntrico al tramo
de remachado de forma tubular y radialmente en el interior de éste,
estando previsto un intersticio anular entre el tramo de guiado y
el tramo de remachado sobresaliendo el tramo de guiado sobre el
extremo libre del tramo de remachado.
El extremo libre de la pared del tramo de
remachado de forma tubular está redondeado, visto en un plano de
sección axial tanto por el lado radial exterior como por el lado
radial interior, y presenta por ejemplo una forma de semicírculo o
a modo de punta de flecha, que sirve para formar el rebordeado del
remache. El tramo de guiado está formado como tramo de troquelado y
presenta por su lado extremo alejado de la superficie de asiento un
filo de corte de forma anular, para que el elemento se pueda
introducir de modo autocortante en una pieza de chapa. El elemento
está realizado como elemento hembra, que es lo que permite la
función autotroqueladora. Pero en este elemento no está previsto en
la superficie de asiento de forma anular ningún rebaje anular, y
los resaltes de seguro contra la torsión tienen la forma de unas
elevaciones o nervios que se extienden en dirección radial,
formados en la superficie de asiento de forma anular.
El objetivo de la presente invención es prever
un elemento de la clase citada inicialmente que pueda ejercer tanto
una mera función de centraje como también una función de centraje y
de fijación, donde para la aplicación a la pieza de chapa se
necesiten unas fuerzas que, incluso para piezas de vástago de 12 mm
de diámetro y mayores, queden dentro de límites aceptables, donde
no haya que temer una deformación indeseable de la pieza de chapa y
donde el elemento se pueda utilizar con piezas de chapa de
diferentes gruesos, consiguiéndose una excelente resistencia a la
torsión.
Para resolver este objetivo se prevé un elemento
de la clase citada inicialmente que se caracteriza porque el rebaje
anular en la cara radial interior realiza una transición a un tramo
cilíndrico de la pieza de cabeza, que a su vez pasa a la parte del
vástago y al tramo de remachado y porque por lo menos está previsto
un rebaje local y preferentemente varios rebajes locales, en
particular distribuidos uniformemente, en la pared de forma cónica
del rebaje anular y/o en una superficie del fondo de forma anular
presente opcionalmente en el rebaje anular.
Por el hecho de prever las características de
seguro contra la torsión en forma de rebajes locales o de varios
rebajes uniformemente distribuidos en la pared de forma cónica del
rebaje anular y/o en una superficie del fondo de forma tubular del
rebaje anular se evita, especialmente en el caso de chapas más bien
gruesas, que los elementos de seguro contra la torsión representen
durante la aplicación del elemento a la pieza de chapa una
resistencia que tenga que ser vencida para el conformado de la pieza
de chapa o para el conformado de los tramos del remache. Estos
rebajes de seguro contra la torsión dan además lugar a que no se
produzca ninguna deformación indeseable de la pieza de chapa, lo
cual tiene especial importancia cuando se trata de un elemento de
centraje. Además, estos rebajes de seguro contra la torsión aseguran
suficiente seguridad contra la torsión y no impiden que el
rebordeado del remachado se forme de modo que se pueda alojar
enteramente dentro de un rebaje anular existente en la cara
inferior de la pieza de chapa, es decir por el lado de la pieza de
chapa alejado de la pieza de cabeza del elemento, de modo que se
dispone de una superficie de asentamiento o fijación plana en la
cara inferior de la pieza de chapa. Esto a su vez asegura que el
tramo de guiado del elemento que provoca el centraje también se
puede prever directamente en la cara inferior de la pieza de chapa,
es decir en la cara frontal libre del rebordeado del remachado que
se encuentra sobre la parte de vástago del elemento, de modo que se
asegura un centraje y posicionamiento óptimos de un componente que
se sitúe sobre el tramo de guiado del elemento.
El elemento conforme a la invención se puede
emplear además en una realización con diferentes gruesos de chapa
dentro de una gama relativamente amplia. Por ejemplo, mediante
solamente dos elementos diferentes se puede cubrir una gama de
gruesos de chapa desde por ejemplo 0,6 hasta más de 3,5 mm, sin que
el rebordeado de remachado posicionado en el rebaje anular en la
cara inferior de la pieza de chapa sobresalga de la cara inferior de
la pieza de chapa y cause dificultades para la aplicación del otro
componente. Por ejemplo, en una primera realización con un tramo de
remachado más corto se pueden cubrir gruesos de chapa de 0,6 a 1,5
mm, mientras que una segunda versión con un tramo de remachado más
largo se emplea para gruesos de chapa de por ejemplo 1,5 a más de
3,5 mm. Con un tramo de remachado algo más corto se logra
especialmente un elemento para emplear con gruesos de chapa en la
gama de 1,25 hasta más de 3,0 mm, lo que representa una gama que
aparece con relativa frecuencia para bulones de centraje. También
hay que decir que la invención no se limita en modo alguno a
elementos con un diámetro de la parte de vástago de unos 12 mm, sino
que el diámetro de la parte de vástago se puede elegir dentro de
una gama amplia, por ejemplo en la gama de 4 mm a 38 mm, sin que
esto suponga una limitación.
El elemento conforme a la invención presenta
además la ventaja de que es posible realizar los denominados
procedimientos de remachado de agujero de presión según la Patente
europea 0 539 793 B1, generando con ello el deseado agarre de
estrangulamiento entre la pieza de chapa y el elemento. Dicho de
otra manera, el aplastamiento plano (parcial) del resalte de forma
cónica se puede aprovechar para reducir el orificio medio de la
pieza de chapa durante la realización del proceso de remachado, de
modo que la zona del borde del orificio entre en contacto con la
parte del vástago del elemento en la zona situada por encima del
tramo de remachado o en la zona del tramo de remachado, mientras
que éste se vuelve radialmente hacia el exterior debido al proceso
de remachado y eventualmente se dilata radialmente por el proceso de
remachado.
Ahora bien, no es forzosamente necesario aplicar
el procedimiento de remachado de agujero de presión sino que la
forma de la elevación de forma cónica se puede adaptar a la forma
del rebaje anular en cara inferior de la parte de cabeza del
elemento, ya que al rebordear el tramo de remachado la matriz puede
aplastar el material de chapa entre sí y la parte de cabeza del
elemento de tal modo que el material de chapa no solamente fluya al
interior del rebaje local o de los rebajes locales sino que también
se desplace radialmente hacia el interior, con lo cual también se
puede llevar a cabo el deseado agarre de estrangulamiento.
Incluso si el elemento de fijación ejerce una
mera función de centraje es conveniente prever las características
de seguro contra la torsión en forma del rebaje local o de los
rebajes locales, ya que de este modo se crea una posibilidad
sencilla para asegurar que el proceso de aplicación del elemento a
una pieza de chapa transcurre con la seguridad de proceso
necesaria. Y es que después de aplicar el elemento a la pieza de
chapa, si se soporta debidamente la pieza de chapa se pueden
aplicar al elemento unos pares de giro, en un intento de girar el
elemento para sacarlo de la pieza de chapa o para aflojarlo en la
pieza de chapa. La magnitud del par de giro para la cual aparece
una perforación da la medida de la firmeza con la que está aplicado
el elemento en la pieza de chapa y se puede emplear para la
inspección o aseguramiento de calidad.
En el caso de un elemento con funciones de
fijación se necesitan en cualquier caso características de seguro
contra la torsión con el fin de tener la seguridad de que se puede
conseguir la función de fijación, es decir para obtener la
necesaria resistencia a la torsión al colocar una tuerca sobre la
parte del vástago de un elemento realizado como elemento de bulón o
al enroscar un tornillo en una parte de vástago hueca de un elemento
realizado como elemento de tuerca. En la realización del elemento
como elemento de tuerca, la rosca puede estar prevista en la parte
de cabeza, en la parte hueca del vástago y/o en un tramo de fijación
previsto en la parte del vástago alejada de la parte de la cabeza.
En este último caso, el tramo de fijación tiene preferentemente un
diámetro exterior menor que la parte de cabeza del elemento, con lo
cual se puede prever una superficie de apriete de forma anular que
permita calar a presión el elemento dentro de la pieza de chapa y
realizar el proceso de remachado sin que se deforme el tramo de
fijación debido a las fuerzas aplicadas. En el caso de realizarse
el elemento como elemento de tuerca podría estar realizado también
de forma auto-troquelante.
Unas formas preferidas de realización del
elemento conforme a la invención se pueden deducir de las
reivindicaciones subsidiarias 1 a 11.
El conjunto conforme a la invención se
caracteriza porque la pieza de chapa presenta en la zona del rebaje
anular una elevación de forma anular que se aloja en el rebaje
anular, porque el material de la pieza de chapa está situado en el
rebaje o en aquel rebaje local, y porque en el lado de la pieza de
chapa alejado del rebaje anular, ésta presenta un rebaje anular en
la cual está situado el tramo de remache de rebordeado para formar
el reborde de remachado, donde la parte del rebordeado de remachado
alejada de la pieza de cabeza no sobresale al menos esencialmente
sobre la cara de la pieza de chapa en la zona alrededor del
rebordeado de remachado, y preferentemente queda ligeramente
retrasada respecto a ésta.
Unas formas preferidas de realización de este
conjunto se pueden deducir de las otras reivindicaciones
subsidiarias 13 y 14.
Por último, el procedimiento conforme a la
invención para la aplicación de un elemento a una pieza de chapa
con el fin de formar un conjunto se caracteriza porque el elemento
se introduce en una pieza de chapa previamente perforada, que en la
zona de la perforación está preferentemente
pre-conformada formando una elevación que está
adaptada al menos en lo esencial a la forma del rebaje anular o que
preferentemente presenta una forma de cono más agudo que el de la
pared de forma cónica, porque mediante una matriz con un recorte
central o con un orificio central que aloja la o las partes de
vástago, y con una elevación del material de chapa alrededor del
tramo de remachado que rodea el rebaje o el orificio se conforma en
el o en cada rebaje local, y porque al formar el rebordeado de
remachado el tramo de remachado se coloca en el rebaje anular
formado en la cara interior de la pieza de chapa.
En esta forma de realización, la elevación de
forma anular de la matriz está realizada en su extremo libre al
menos en lo esencial con una arista anular, con transición a una
superficie de conformado redondeada situada radialmente fuera de la
arista anular, con lo cual el tramo de remachado se conforma para
formar un reborde remachado. Para ello la arista anular presenta un
diámetro que es inferior al del tramo de remache de forma tubular
en la zona de la cresta anular en el extremo libre del tramo de
remachado con el fin de que la arista anular pueda desviar
radialmente hacia el exterior el reborde de remachado durante el
proceso de remachado.
La invención se describe a continuación con
mayor detalle sirviéndose de los dibujos, en los cuales
la Fig. 1A-1C muestra tres
vistas de un elemento conforme a la invención que ejerce una mera
función de centraje, mostrando la Fig. 1A el elemento en una
representación en perspectiva sobre la cara inferior de la parte de
cabeza, la Fig. 1B una representación en sección parcial en
dirección longitudinal del elemento según la Fig. 1A, y la Fig. 1C
una vista en planta sobre la cara inferior de la parte de cabeza del
elemento según las Fig. 1A-1B,
la Fig. 2A-B muestra la
aplicación del elemento conforme a la invención según las Fig.
1A-1C a una pieza de chapa, donde la Fig. 2A
muestra el estado anterior a la inserción del elemento a través del
orifico central de una elevación de forma cónica, y la Fig. 2B el
conjunto en una representación parcialmente seccionada,
las Fig. 3A-C se corresponden
con las Fig. 1A-1C, pero mostrando una versión
modificada en forma de un elemento de centraje con función de
fijación,
las Fig. 4A-B se corresponden
con las Fig. 2A-2B pero muestran la aplicación del
elemento de bulón según las Fig. 3A-3C a una pieza
de chapa, y
la Fig. 5 muestra la situación de
atornillamiento en la que hay un componente aplicado al conjunto
mostrado en la Fig. 4B.
Haciendo referencia a las Fig. 1A a 1C y a las
Fig. 2A a 2B se muestra un elemento 12 en forma de un bulón de
centraje con una parte de vástago 14 y una parte de cabeza 16,
aplicado mediante remachado a una pieza de chapa 10, presentando la
parte de cabeza en su lado 18 próximo a la pieza de chapa 10 un
rebaje anular 20 que tiene al menos aproximadamente forma anular,
que por la cara radial interior pasa a un tramo cilíndrico 21 de la
parte de cabeza 16, que a su vez tiene la transición a la parte de
vástago 14 y a un tramo de remache 22 de forma tubular que rodea la
parte del vástago 14 en la zona de la parte de cabeza 16 o
inmediatamente debajo de la parte de cabeza 16. El rebaje anular 20
está situado dentro de una superficie de asiento 24 de forma anular
situada fuera del rebaje anular, o una superficie de asiento
consistente en segmentos de círculo 24', que por el lado radial
exterior pasa a través de una pared de forma aproximadamente cónica
23 a la superficie de asiento 24 ó 24' respectivamente. La pared de
forma cónica 23 puede presentar ventajosamente un ángulo de cono
incluido de unos 33º con relación a un plano horizontal tal como el
representado, pudiendo elegirse este ángulo sin problemas dentro de
una gama de 20º a 45º, y tampoco deben considerarse estos valores
como limitación.
En dirección radial dentro de la pared de forma
cónica el rebaje anular 20 presenta en este ejemplo una superficie
de fondo 26 de forma anular curvada al menos en la media sección,
que hace transición a la superficie radial exterior 28 del tramo
cilíndrico 21. En este ejemplo, la superficie del fondo 26 curvada
en la media sección radial en cierra un tramo plano 28, situado
esencialmente en dirección perpendicular al eje longitudinal central
30 del elemento 12. Pero también cabría imaginar omitir la
superficie de fondo plana, o extender la anchura radial del tramo
plano 28 de tal modo que haga una transición directa o a través de
un radio relativamente pequeño a la pared de forma cónica 23 o al
tramo cilíndrico 21 situado encima del tramo de remache 22 (no
representado). La superficie del fondo también se podría realizar de
otro modo o mediante una transición relativamente brusca de la
pared de forma cónica al tramo cilíndrico 21 encima del tramo de
remache 22 (debiendo entenderse la designación "encima" para
la orientación representada del elemento 12 y no como definición
geométrica).
En la pared de forma cónica 23 del rebaje anular
20 y/o en la superficie de fondo 26 de forma anular prevista
opcionalmente del rebaje 20 está previsto por lo menos un rebaje
local 32 y preferentemente varios rebajes locales 22 distribuidos
en particular uniformemente.
El rebaje local o cada rebaje local 22 presenta
una forma redondeada alargada, realizándose las transiciones de las
paredes laterales de cada uno de los rebajes locales en este ejemplo
con arista viva al pasar a la superficie del rebaje anular 20. Pero
esas transiciones también se pueden realizar redondeadas.
El rebaje local o cada rebaje local 32 está
situado esencialmente en un plano radial, y en este ejemplo está
realizado con una longitud tal que penetra en la superficie de
asiento de forma anular, con lo cual la superficie de asiento de
forma anular 24 queda subdividida en segmentos de círculo 24', tal
como se puede reconocer especialmente en los puntos 24', 32', 24 en
el lado izquierdo de la Fig. 1B. La designación "superficie de
asiento anular" debe entenderse por lo tanto de tal modo que
abarque también una superficie de asiento compuesta por segmentos
de círculo que están interrumpidos por esos rebajes locales. Ahora
bien, también es posible realizar los rebajes locales con menor
longitud de modo que no alcancen la superficie de asiento 24 y no la
subdividan.
Del mismo modo que en este ejemplo subdividen la
superficie de asiento de forma anular 24, los rebajes locales
subdividen la superficie del fondo 26 del rebaje anular 23. Cuando
esta superficie del fondo 26 se designa como de forma anular, se
sobreentiende que esto abarca también una superficie del fondo que
esté interrumpida por un rebaje local o varios rebajes locales.
En este ejemplo se han previsto seis rebajes
locales distribuidos uniformemente. Pero se puede prever
perfectamente también otro número de rebajes -cabe imaginar
perfectamente desde un rebaje local hasta 12 rebajes locales- o
también una cantidad mayor, principalmente si están realizados más
pequeños o más estrechos y de menor profundidad.
Tal como se puede ver por el dibujo,
especialmente por la Fig. 1B, el extremo libre 24 de la pared del
tramo de remache de forma tubular está visto en un plano de sección
radial (tal como se muestra en el lado derecho en la Fig. 1B),
estando redondeado tanto por el lado radial exterior como por el
lado radial interior, presentando por ejemplo una forma
semicircular o de punta de flecha, con lo cual se forman una cresta
anular en el extremo inferior del tramo de remache, exactamente en
el punto que está designado por 34.
En la realización según las Fig.
1A-1C y 2A, 2B, la parte de vástago 14 está
realizada como pieza de centraje maciza o de forma tubular. En
lugar de realizar el elemento como mero elemento de centraje se
puede formar como elemento de centraje y de fijación según las Fig.
3A a 3C ó las Fig. 4A y 4B. En la descripción de la forma de
realización según las Fig. 3A a 3C o las Fig. 4A y 4B, las
características que presenten la misma forma y/o ejerzan la misma
función que en la realización según las Fig. 1A a 1C y Fig. 2A y 2B,
llevan las mismas referencias, y se sobreentiende que la misma
descripción es también aplicable para las correspondientes
características o funciones, salvo que se diga lo contrario. Esto
también es válido a la inversa, es decir que la descripción de las
Fig. 3A a 3C y de las Fig. 4A y 4B también es válida para la forma
de realización según la Fig. 1A a 1C y las Fig. 2A y 2B, salvo que
se diga lo contrario. Por este motivo y para mayor brevedad no se
repite innecesariamente la descripción. En la realización según las
Fig. 3A a 3C y 4A y 4B, la parte de vástago 14 está dotada de una
rosca 14'.
La rosca 14' presenta a continuación de la zona
del extremo libre del tramo de remache de forma tubular una salida
de rosca 14'', con transición a un tramo cilíndrico 40 con un
diámetro que respecto al diámetro exterior de la rosca es igual o
mayor. Este tramo cilíndrico 40, que forma el tramo de centrado
propiamente dicho, esencialmente sólo aparece cuando el elemento 12
va colocado en una pieza de chapa 10 tal como muestra la Fig. 4B.
En las realización según las Fig. 1A a 1C ó las Fig. 2A, 2B, el
tramo de centraje 40 está formado, bien por la totalidad de la
parte de vástago 14 situada debajo del tramo de remachado vuelto, es
decir del tramo de rebordeado 42, o bien está formado sólo por la
parte situada inmediatamente debajo del rebordeado del remachado
42, pudiendo estar realizada la parte restante eventualmente
escalonada, es decir con un diámetro menor para efectuar el
pre-centraje.
Existen diversas posibilidades de variante para
los elementos según las Fig. 1A a 1C ó 3A a 3C. Por ejemplo, la
parte de cabeza puede presentar por el lado opuesto al vástago un
tramo funcional, por ejemplo en forma de una rosca exterior, de una
rosca interior, de otro tramo de vástago con alojamiento de un clip
o de una pieza de guiado. Como otras alternativas, la parte de
vástago 14 podría estar realizada con mayor altura o servir bien
como guía para un pasador o un árbol o estar realizada con una rosca
interior.
El procedimiento para la aplicación del elemento
12 de las Fig. 1A a 1C a una pieza de chapa 10 se describe a
continuación mediante las Fig. 2A y 2B. Se recuerda que la misma
descripción es válida para la aplicación del elemento 12 según las
Fig. 3A a 3C a una pieza de chapa 10 según las Fig. 4A y 4B, lo cual
se expresa por la utilización de las mismas referencias. Por lo
tanto no se repite la descripción del procedimiento según las Fig.
2A y 2B para las Fig. 4A y 4B.
Tal como muestra la Fig. 2A (4A), el elemento 12
se inserta en una pieza de chapa 10 pre-perforada,
que en la zona de la perforación 20 está
pre-conformada formando una elevación 52, que está
adaptada al menos en lo esencial a la forma del rebaje anular 23.
En este ejemplo, la elevación 52 de la pieza de chapa está aplastada
por arriba 53 y el agujero 50 ha sido troquelado posteriormente,
con lo cual la pared lateral 53 del agujero transcurre paralela al
eje longitudinal 30. Sin embargo, el aplastamiento especificado no
se necesita forzosamente, y la elevación de forma cónica 52 podría
realizarse perfectamente sin el aplastamiento 53. El troquelado del
agujero 50 también se podría combinar simultáneamente con el proceso
de prensado para la formación del agujero 50, con lo cual la pared
del agujero 55 transcurriría en forma cónica y divergente hacia
arriba en la Fig. 2A. Como otra alternativa, la elevación puede
presentar una forma cónica más aguda que la pared 24 de forma
cónica del rebaje anular 23.
La aplicación del elemento a una pieza de chapa
tiene lugar en forma de por sí conocida mediante una matriz en una
prensa o en un bastidor en C. Este se aprieta por ejemplo sobre la
parte de cabeza del elemento mientras que la pieza de chapa se
apoya sobre la matriz. Mediante la matriz (no representada) que
presenta un recorte central o un orificio central que aloja la
parte de vástago y una elevación de forma anular que rodea el
recorte o el orificio, se conforma el material de la chapa
alrededor del tramo de remachado 22 introduciéndolo en él o cada
rebaje local 32. Al formar el reborde de remachado, el tramo de
remache 22 se coloca en el rebaje anular 54 formado en la cara
inferior de la pieza de chapa 10.
Para este fin, la elevación de forma anular de
la matriz está realizada en su extremo libre preferentemente con
una arista anular con transición a una superficie de conformado
redondeada situada radialmente fuera de la arista anular. El
diámetro de la arista anular se elige algo más pequeño que el
diámetro de la cresta anular en el extremo libre del tramo de
remache 22, con lo cual durante el proceso de remachado el tramo de
remache 22 es desviado radialmente hacia el exterior por la arista
anular y la superficie de conformado redondeada, formando el
reborde de remachado 42. Durante esta operación, el material de la
chapa es aplastado por las fuerzas ejercidas entre la parte de
cabeza 16 del elemento y la matriz por el reborde de remachado que
se va extendiendo y por la zona de la matriz situada radialmente
fuera del reborde del remachado, de tal modo que el material de la
chapa fluye al interior de los rebajes locales 32, formando allí
elevaciones en el material de la chapa que crean un dentado entre
el elemento y la pieza de chapa 10 que forman un seguro contra la
torsión. Mediante el rebordeado del tramo de remache se pilla además
el material de la chapa en una ranura radial 56 formada entre el
rebaje anular 20 y el rebordeado de remachado 42, que asegura el
elemento en dirección axial en la pieza de chapa. Debido a las
fuerzas de aplastamiento (y la dilatación del tramo de remachado
que se produce al mismo tiempo) se comprime el material de la chapa
además firmemente contra la parte del vástago 14 del elemento en la
zona situada por encima del rebordeado de remachado 42, con lo cual
se forma una pared de agujero alta que da lugar a un
posicionamiento firme del elemento y a una mayor resistencia de
seguro contra la torsión. Además se pone el material de chapa en un
estado de compresión de modo que durante el régimen dinámico no hay
que temer que se produzcan grietas de fatiga. Este efecto se puede
incrementar aún más si la elevación de chapa de forma cónica se
comprime en parte en forma plana, es decir si se aplica el
procedimiento de remachado de agujero de presión conforme al
documento EP-A-0 539 793 citado
inicialmente.
El resultado del proceso es por lo tanto un
conjunto compuesto por la pieza de chapa 10 y el elemento 12
colocado en ella, presentando la pieza de chapa 10 una elevación
52' de forma anular en la forma del rebaje anular 20, que se aloja
adaptando la forma al rebaje anular 20, estando dispuesto el
material de la pieza de chapa en él o en cada rebaje local 32. Por
el lado 52 de la pieza de chapa alejado del rebaje anular 20 hay un
rebaje anular 60 en el que está situado el tramo de remache 22
rebordeado para formar el reborde de remachado 42. El lado del
reborde de remachado 42 alejado de la parte de cabeza 16 no
sobresale esencialmente del lado 58 de la pieza de chapa en la zona
alrededor del reborde de remachado y está preferentemente
ligeramente retrasada respecto a éste, por ejemplo en 0,02 mm.
La Fig. 5 muestra una aplicación del conjunto de
la Fig. 4B con otro componente 70. El componente presenta un
agujero 72.
El diámetro interior del agujero 72 es al menos
en lo esencial idéntico al diámetro exterior de la parte del
vástago 14 en la zona del reborde de remachado 42, es decir del
tramo de centrado 40, quedando el componente centrado por esta zona
de la parte del vástago.
El componente 70 va sujeto a la pieza de chapa
10 mediante un elemento de fijación 74 aplicado a la parte del
vástago 14 del elemento, por ejemplo al formar la parte del vástago
con una rosca exterior 14', por una tuerca 74 enroscada sobre la
rosca 14', eventualmente intercalando una arandela 76.
Alternativamente la parte de vástago 14 puede realizarse como pieza
de forma tubular con rosca interior (no representada), en cuyo caso
el componente 70 se puede fijar mediante un tornillo enroscado en la
rosca interior.
A efectos de integridad hay que señalar que el
elemento conforme a la invención no tiene por qué cumplir
necesariamente una función de centraje sino que puede tener una
mera función de fijación, y por lo tanto no tiene por qué ser un
elemento de centraje o bulón de centraje.
En todas las formas de realización se pueden
citar como ejemplo del material del elemento, todos los elementos
que dentro del marco del conformado en frío alcancen los valores de
resistencia de la clase 8 según Norma ISO o superiores, por ejemplo
una aleación 35B2. Los elementos de fijación así realizados son
adecuados entre otros para todos los materiales de acero
comerciales para piezas de chapa embutibles así como también para
aluminio o sus aleaciones. También pueden emplearse para los
elementos aleaciones de aluminio, en particular las de alta
resistencia, p.e. AlMg5. También son aplicables elementos de
aleaciones de magnesio de resistencia superior tal como p.e.
AM50.
Claims (16)
1. Un elemento (12) aplicable mediante remachado
a una pieza de chapa (10), en particular un elemento en forma de un
bulón de centraje, con una parte de vástago (14) y una parte de
cabeza (16), presentando la parte de cabeza por su lado (18)
próximo a la pieza de chapa un rebaje anular (20) al menos
aproximadamente de forma anular, que está situado radialmente en el
interior de una superficie de asiento de forma anular (24 ó 24') y
que por el lado radial exterior tiene una transición a esta
superficie de asiento de forma anular a través de una pared al
menos aproximadamente cónica (23), estando rodeada la parte del
vástago de un tramo de remache (22) de forma tubular,
caracterizado porque
el rebaje anular (20) pasa por el lado radial
interior a un tramo cilíndrico (21) de la parte de cabeza (16), que
a su vez tiene una transición a la parte del vástago (14) y al tramo
de remache (22), y
porque está previsto por lo menos un rebaje
local (32) y preferentemente varios rebajes locales (32)
distribuidos uniformemente en la pared de forma cónica (23) del
rebaje anular y/o en una superficie del fondo (26) de forma anular
opcionalmente presente en el rebaje anular.
2. Elemento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la zona de la parte
del vástago (14) forma radialmente dentro del tramo de remache de
forma tubular (22) un tramo de centraje (40) o forma parte de un
tramo de centraje de la parte del vástago (14).
3. Elemento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el rebaje anular
(20) presenta radialmente dentro de la pared de forma cónica (23),
bien una superficie de fondo (6, 28) al menos en lo esencial
perpendicular al eje longitudinal del elemento, o de sección
curvada, que hace la transición a la superficie radial exterior del
tramo cilíndrico (21).
4. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque él o cada rebaje
local (32) presenta una forma redondeada alargada, estando
realizadas las transiciones de las paredes laterales de los rebajes
(32) a la superficie del rebaje anular (20), bien con aristas vivas
o redondeadas.
5. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque él o cada rebaje
local (32) está situado esencialmente en un plano radial.
6. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque el tramo de remache
(22) de forma tubular está separado del tramo de centraje (40) o de
la parte del vástago (14) por un intersticio radial, o
preferentemente está adosado a éste por la cara radial interior del
tramo de remache de forma tubular (22).
7. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque el extremo libre
(34) de la pared del tramo de remache de forma tubular (22) presenta
en una vista en sección axial, tanto por el lado radial exterior
como también por el lado radial interior una forma redondeada y
tiene por ejemplo una forma semicircular o de punta de flecha.
8. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque la parte de vástago
(14) está realizada como pieza de centraje maciza o de forma
tubular.
9. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque la parte del vástago
(14) presenta una rosca (14').
10. Elemento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la rosca (14')
presenta a continuación de la zona del extremo libre del tramo de
remache de forma tubular una salida de rosca (14'') con transición
al tramo cilíndrico (40), con un diámetro que respecto al diámetro
exterior de la rosca (14') es igual o mayor.
11. Elemento según una de las reivindicaciones
anteriores,
caracterizado porque la parte de cabeza
(16) presenta en el lado opuesto a la parte del vástago (14) un
tramo funcional, por ejemplo en forma de una rosca exterior, una
rosca interior, otra parte de vástago con alojamiento de clip o una
parte de guiado o centrado.
12. Conjunto compuesto por una pieza de chapa
(10) y un elemento (12) aplicado a la misma según una o varias de
las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la pieza de chapa
(10) presenta en la zona del rebaje anular (20) una elevación (52)
de forma anular que se aloja en el rebaje anular (20), porque el
material de la pieza de chapa está situado dentro del o dentro de
cada rebaje local (32), y porque en el lado (58) de la pieza de
chapa (10) alejado del rebaje anular (20) ésta presenta un rebaje
anular (60) en el cual está situado el tramo de remache (22)
rebordeado para formar un reborde de remachado (42), no
sobresaliendo el lado del reborde de remachado alejado de la parte
de cabeza (16) esencialmente sobre la cara (58) de la pieza de chapa
en la zona alrededor del rebordeado de remachado (42), y
preferentemente está ligeramente retrasado respecto a ésta.
13. Conjunto según la reivindicación 12 en
combinación con un componente (70) que presenta un agujero (72)
situado sobre la parte de vástago (14) del elemento (12) y adosado
a la pieza de chapa (10),
caracterizado porque el diámetro interior
del agujero (72) es al menos esencialmente idéntico al diámetro
exterior de la parte del vástago en la zona del tramo de centraje
(40) o del reborde de remachado (42) y porque el componente está
centrado por esta zona de la parte del vástago.
14. Conjunto según la reivindicación 13,
caracterizado porque el componente (70)
va sujeto a la pieza de chapa (10) mediante un elemento de fijación
(74) aplicado a la parte del vástago (14) del elemento, por ejemplo
en el caso de estar realizada la parte del vástago con una rosca
exterior (14'), por una tuerca enroscada sobre la rosca, o en el
caso de estar formada la parte del vástago como pieza de forma
tubular con rosca interior, mediante un tornillo enroscado en la
rosca interior.
15. Procedimiento para la aplicación de un
elemento según una de las reivindicaciones 1 a 11 a una pieza de
chapa (10) para la formación de un conjunto según una de las
reivindicaciones 12 a 14,
caracterizado porque el elemento se
inserta en una pieza de chapa (10) pre-perforada que
está pre-conformada preferentemente en la zona del
agujero formando una elevación (52), que está adaptada al menos en
lo esencial a la forma del rebaje anular (20) o que preferentemente
presenta una forma cónica más inclinada que la pared de forma
cónica (23), porque mediante una matriz con un recorte central o con
un agujero central que aloja la parte del vástago y con una
elevación del material de la chapa de forma anular que rodea el
recorte central o el agujero alrededor del tramo de remache (22) va
conformado dentro del o de cada rebaje local (32), y porque el
tramo de remache (22) va introducido o metido a presión en el rebaje
anular (20) formado en la cara inferior de la pieza de chapa al
formar el reborde de remachado (42).
16. Conjunto según la reivindicación 15,
caracterizado porque la elevación de
forma anular de la matriz está realizada en su extremo libre al
menos en lo esencial con una arista anular que tiene transición a
una superficie de conformado redondeada situada radialmente en el
exterior de la arista anular, con la cual se conforma el tramo de
remache (22) para formar un reborde de remachado (42).
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