ES2587538T3

ES2587538T3 - Elemento funcional para la unión estanca a los fluidos a una pieza de chapa metálica, conjunto de componentes y procedimiento

Info

Publication number: ES2587538T3
Application number: ES13156283.7T
Authority: ES
Inventors: Adrian Ellis; Richard Humpert
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: DE102012003819A1; CN103291717A; US20130224426A1; EP2631498B1; EP2631498A1; CN103291717B; US9157464B2; IN2013DE00541A; RU2013108451A

Abstract

Un elemento funcional (10) que tiene una porción de cabeza con una brida (12) y una sección (16) que se proyecta separándose de un primer lado (14) de la brida (12) para punzonar dentro de una pieza de chapa metálica (72) sin perforar la pieza de chapa metálica (72) y también tiene una porción de vástago (20) con un eje longitudinal (22) que cumple una función y que se proyecta separándose de un segundo lado (18) de la brida (12) opuesto al primer lado (14 ), en el que la brida (12) y la sección (16) están dispuestas al menos sustancialmente coaxiales a la porción de vástago (20), con la sección (16) que está formada como un cilindro hueco que tiene nervios (26) que se extienden paralelos a la dirección longitudinal en la superficie de su camisa exterior y la sección (16) que tiene una forma troncocónica divergente (34) en la región (32) de su cara extrema libre (28) en el lado interior directamente adyacente al extremo libre (28) de la sección (16), sirviendo la forma troncocónica (34) para la dilatación de la sección (16) durante el punzonado dentro de la pieza de chapa metálica (72).

Description

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DESCRIPCION

Elemento funcional para la union estanca a los fluidos a una pieza de chapa metalica, conjunto de componentes y procedimiento

La presente invencion se refiere a un elemento funcional para la union estanca a los fluidos de una pieza de chapa metalica, a un conjunto de componentes que consiste en el elemento funcional y la pieza de chapa metalica y tambien a un procedimiento para la fabricacion de un conjunto de componentes de este tipo.

El documento US 6 146 072 revela un elemento funcional, un conjunto de componentes que incluye el elemento funcional y un procedimiento de union de un elemento funcional a una pieza de chapa metalica, comprendiendo el elemento funcional una porcion de vastago y una porcion de cabeza, o una porcion de cuerpo hueco, para la union a una pieza de chapa metalica, en particular para una union estanca a los lfquidos y / o estanca a los gases a la pieza de chapa metalica, sin penetrar o perforar la pieza de chapa metalica, en el que la porcion de cabeza o de cuerpo tiene al menos una caractenstica rebajada de tal manera que durante la insercion del elemento, se proporciona una aplicacion de gancho de una manera que se ajusta a la forma del material de lamina metalica con la al menos una caractenstica rebajada.

El objeto subyacente de la invencion es hacer disponible un elemento funcional y un conjunto de componentes, asf como un procedimiento para la fabricacion de un conjunto de componentes que puede ser fabricado o realizado a un costo favorable y, en particular, permite una union estanca a los fluidos de la porcion de cabeza del elemento funcional a una unica pieza de chapa metalica y tambien un conjunto de componentes estanco a los fluidos, pudiendo ser disenados la porcion de vastago y el elemento funcional para llevar a cabo una pluralidad de funciones para las cuales no hay unos requisitos particularmente altos respecto a la resistencia de la conexion a la pieza de chapa metalica, es decir, el elemento funcional no esta disenado para conexiones de alta resistencia a la pieza de chapa metalica y tampoco debe ser utilizado para la union de componentes relevantes de seguridad con una carga elevada tales como un carrete de cinturon o un cierre de cinturon de un cinturon de seguridad.

Con el fin de satisfacer este objeto, de acuerdo con la presente invencion se proporciona un elemento funcional que tiene una porcion de cabeza con una brida y una seccion que se proyecta separandose de un primer lado de la brida para punzonar una pieza de chapa metalica sin perforarla, y tiene tambien una porcion de vastago con un eje longitudinal que satisface una funcion y que se proyecta separandose de un segundo lado de la brida opuesta al primer lado, en el que la brida y la seccion estan dispuestas al menos sustancialmente coaxiales con la porcion de vastago, estando formada la seccion como un cilindro hueco que tiene nervios que se extienden paralelos a la direccion longitudinal en su superficie de camisa exterior y que tiene una forma troncoconica divergente en la zona de su cara extrema libre en el lado interior, directamente adyacente al extremo libre de la seccion, sirviendo la forma troncoco- nica para la dilatacion de la seccion durante el punzonado en la pieza de chapa metalica.

Un elemento funcional de este tipo tiene una porcion de cabeza que consiste en una brida y la citada seccion, que esta disenada de alguna manera similar o de la misma manera que un remache perforador medio hueco y por lo tanto se puede fabricar a costes favorables, pero que se distingue en varios puntos de un remache perforador medio hueco. Los remaches perforadores se utilizan para la conexion de dos piezas de chapa metalica una con la otra y producen una situacion en la que al menos una pieza de chapa metalica es perforada. Por lo tanto, no es posible hablar de una conexion estanca a los fluidos. Ademas, los remaches perforadores solo tienen la funcion de asegurar dos piezas de chapa metalica una a la otra en la que, de acuerdo con la invencion, solo una pieza de chapa metalica que no debe ser perforada, se utiliza de acuerdo con la invencion. Ademas, el elemento de la invencion tiene una funcion diferente que la conexion de dos piezas de chapa metalica.

El conjunto de componentes de acuerdo con la invencion consiste en la pieza de chapa metalica y el elemento funcional y esta disenado de manera que la pieza de chapa metalica tiene una porcion engrosada en la region de la union en comparacion con el grosor del metal de la chapa radialmente exterior del elemento de union, con una sec- cion que es recibida en la region de la porcion engrosada de una manera ajustada a la forma en el extremo libre de una manera dilatada sin penetrar en la pieza de chapa metalica, estando situado el material de chapa metalica de- ntro de la seccion dilatada y fuera de la seccion que esta aplicada con la seccion y con los nervios longitudinales.

El procedimiento de acuerdo con la invencion para la fabricacion de un conjunto de componentes por punzonado del elemento funcional dentro de la pieza de chapa metalica incluye los siguientes pasos:

- disponer la pieza de chapa metalica en un boton de matrizado que tiene un rebaje central, determinando el tamano de la abertura del rebaje el diametro de la porcion engrosada y teniendo el boton de matrizado una parte central elevada dentro del rebaje,

- presionar el elemento funcional con el extremo libre de la seccion delantera contra el lado de la pieza de chapa metalica remoto del boton de matrizado y presionar la seccion dentro del material de chapa metalica, con lo que la forma troncoconica divergente de la seccion es dilatada, opcionalmente en combinacion con la

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porcion central elevada del rebaje del boton de matrizado, y el material de chapa metalica se lleva a aplica- cion con la superficie de la camisa de la citada seccion y tambien con los nervios provistos alK y se lleva dentro de la seccion dilatada,

- desplazar el material de chapa metalica por la citada seccion bajo las fuerzas de punzonado dentro del rebaje del boton de matrizado y formar la citada porcion engrosada y, opcionalmente, una muesca dispuesta centradamente de la porcion engrosada y

- opcionalmente, presionar parcialmente el lado de la brida adyacente a la seccion, junto con cualesquiera caractensticas que proporcionan seguridad contra la rotacion allf, dentro del lado de la pieza de chapa metalica remoto del boton de matrizado. El elemento funcional de acuerdo con la invencion o el nuevo pro- cedimiento de union se destina por lo tanto a los pernos que solo tienen que soportar cargas bajas, como por ejemplo un perno de conexion a masa. El procedimiento de acuerdo con la invencion se refiere a la union de un desarrollo adicional de un remache de perforacion medio hueco con una funcion especial y con caractensticas adicionales, que proporcionan seguridad contra la rotacion. El procedimiento se utiliza prin- cipalmente con grosores de chapa metalica por encima de 2,5 mm. Sin embargo, tambien se puede utilizar con grosores de chapa metalica de menos de 2,5 mm, por ejemplo, con grosores de chapa metalica de 1,5 mm o menor. La lamina metalica a la que el perno esta sujetado no se perfora de manera que se produce basicamente una conexion sellada. La geometna del perno puede estar disenada de manera que la resis- tencia a los pares de fuerzas, las fuerzas de extraccion y las fuerzas de extraccion del boton sea relativa- mente alta. La conexion perno / chapa metalica sin embargo, no es capaz de soportar las fuerzas en la di- reccion funcional que normalmente se requieren para un perno. Debido a que este perfil caractenstico acepta relativamente bien los requisitos para un perno de conexion a masa, la descripcion espedfica asu- me que un perno de conexion a masa esta presente en algunos de los dibujos de las realizaciones.

El elemento funcional de acuerdo con la invencion o el conjunto de componentes puede estar disenado por ejemplo para los tipos de funciones que sigue. Puede ser utilizado para la union de un terminal de conexion o una tuerca para asegurar un terminal de conexion. En este caso, una porcion de vastago esta provista de una rosca macho o con una formacion a modo de rosca. Las fuerzas que se tienen que aplicar son los pares de torsion que son necesa- rios para el apriete o el elemento funcional unido a la pieza de chapa metalica para apretar la abrazadera terminal y cualquier fuerza normalmente mas pequena que se pueda producir por los cables conectados a la abrazadera terminal. La conexion estanca a los fluidos y, en particular la conexion estanca al agua con la pieza de chapa metalica es de importancia, ya que protege contra la corrosion en la zona de la conexion electrica.

Ademas, la union de una tubena de freno o de una pinza para asegurar una tubena de freno puede ser considerada. La pinza respectiva, por ejemplo, puede abrazar una o mas tubenas de freno y se puede asegurar por medio de una tuerca en la porcion de vastago del elemento funcional que aqrn tambien puede tener una rosca o una forma rosca. En lugar de esto, la pinza puede ser simplemente pinzada sobre la porcion de vastago del elemento funcional con caractensticas de retencion, tales como uno o mas rebajes o con una forma de abeto. En ambos casos, es decir, una porcion de vastago con una rosca o con caractensticas de retencion, las fuerzas que se derivan de la tubena de freno tienden a ser bajas como lo son tambien las fuerzas para la union de la pinza a la porcion de vastago y para la eliminacion de la pinza de la porcion de vastago del elemento funcional unido a la pieza de chapa metalica. Aqrn la corrosion tampoco es deseable y tambien se impide aqrn por la union estanca al agua del elemento funcional a la pieza de chapa metalica.

Ademas, se puede considerar unir un ojal de alfombrilla a la porcion de vastago del elemento funcional unido a la pieza de chapa metalica do. Aqrn de nuevo, solo se aplican fuerzas moderadas durante la instalacion o para la reti- rada de las alfombrillas. Aqrn tambien se requiere estanqueidad al agua con el fin de evitar las alfombrillas humedas y el moho. Otros ejemplos incluyen la union de sujetadores y la union de un bastidor de un componente fijo de un vehmulo, tal como un modulo electrico o una caja de fusibles.

En una forma particularmente favorable del elemento funcional, la citada seccion hueca comprende una porcion cilmdrica adyacente al extremo libre de la seccion y una porcion que se estrecha progresivamente en la direccion hacia la porcion cilmdrica y que esta situada entre la brida y la porcion cilmdrica. La porcion que se estrecha progresivamente aporta la ventaja de que se favorece el soporte y la difusion de la porcion cilmdrica durante la dilatacion, por lo que se pueden evitar las deformaciones no deseadas del elemento funcional o distorsiones de la pieza de chapa metalica. Ademas, la porcion estrechada progresivamente facilita la fabricacion del elemento funcional.

Los citados nervios en la porcion que se estrecha progresivamente tienen un grosor radial que se reduce en la direccion hacia la brida, por lo que el lfmite exterior de los nervios puede extenderse, por ejemplo, en paralelo al eje longitudinal. Este diseno facilita no solo la fabricacion de los nervios, sino tambien rigidiza la union entre el elemento funcional y la pieza de chapa metalica.

El lado interior de la porcion estrechada progresivamente y el lado interior de la porcion cilmdrica de la seccion se mantienen en una superficie cilmdrica redonda, separada de la region del extremo libre que tiene una forma tron-

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coconica divergente. Esta forma no solo puede ser fabricada a un costo favorable, sino tambien favorece los valores tecnicos de la union del elemento funcional a la pieza de chapa metalica.

En la transicion en el extremo libre de la seccion desde el lado exterior de la porcion cilmdrica a la region que tiene una forma troncoconica divergente, la seccion tiene unos bordes afilados o provistos de un pequeno radio y tiene un grosor radial hasta el lfmite de la forma troncoconica divergente en el extremo libre de la seccion de cilindro que es menor que el 30% del grosor maximo de pared de la seccion del cilindro.

La brida puede tener rebajes en el lado de la citada seccion entre los nervios que reciben el material de chapa metalica para conseguir una seguridad adicional contra la rotacion. Este diseno hace que sea posible incrementar de manera significativa los valores de seguridad contra la torsion sin incrementar los costes de fabricacion.

El conjunto de componentes que se ha descrito mas arriba de acuerdo con la invencion esta disenado de manera que la brida tenga una superficie anular que rodee la porcion de vastago que esta separada desde el lado de la pieza de chapa metalica adyacente a la porcion de vastago. Este conjunto de componentes es particularmente ade- cuado para uso como un perno de conexion a masa debido a que la superficie anular se puede mantener limpia metalicamente por una tuerca roscada durante la penetracion de la seccion hueca del elemento funcional dentro de la pieza de chapa metalica, asegurando que se consiga una baja resistencia de transicion allf y pueda ser retenida durante un largo penodo de tiempo, en particular puesto que no es de esperar una corrosion por lfquidos en el lado inferior de la pieza de chapa metalica, es decir, en el lado de la pieza de chapa metalica alejado del elemento funcional. La union sellada en particular del elemento funcional en la pieza de chapa metalica, es decir, procedente de la superficie de la pieza de chapa metalica, tambien evita la corrosion allf entre la seccion hueca y la pieza de chapa metalica.

En el conjunto de componentes, la porcion engrosada tiene preferiblemente una muesca en el centro en el lado alejado del elemento funcional y radialmente dentro de la seccion dilatada. Las fuerzas que se derivan de un boton de matrizado que tiene una porcion central elevada dentro del rebaje de forma anular del boton de matrizado, con- ducen a una buena difusion de la citada seccion y por lo tanto a las excelentes propiedades mecanicas y electricas del conjunto de componentes.

Con el conjunto de componentes de la invencion, el material de chapa metalica esta preferiblemente en aplicacion mtima con los citados rebajes en la brida.

Las fuerzas de punzonado para la union del elemento funcional a la pieza de chapa metalica se aplican preferiblemente al elemento funcional por medio de una tuerca que esta roscada sobre el vastago del elemento funcional y que hace contacto con una superficie anular de la brida. De esta manera, la tuerca puede proteger la superficie anular metalicamente roma del elemento funcional durante y despues del punzonado en proceso. De esta manera, la pieza de chapa metalica puede ser pintada con el elemento funcional y la tuerca unidos sin que la superficie anular metalicamente roma sea afectada por la deposicion de la pintura. La tuerca solo necesita ser aflojada en alguna medida con el fin de introducir un ojal de cable bifurcado entre la tuerca y la superficie anular metalicamente roma, y a continuacion se aprieta la tuerca de nuevo. De esta manera se consigue una conexion de alta calidad electrica entre el cable y la pieza de chapa metalica.

La invencion se explicara con mas detalle en lo que sigue con referencia a una realizacion 1 y con referencia a los dibujos en los que se muestran:

figuras 1A - 1E: una representacion de un elemento funcional de acuerdo con la invencion y ciertamente en dos vistas en perspectiva (figuras 1A y 1B), en una vista de extremo (figura 1C) en la direccion de la flecha C de la figura 1B, en una vista lateral (figura 1D) y en una vista seccionada parcialmente en la direccion longitudinal (figura 1E).

figuras 2A - 2E: son representaciones correspondientes a las representaciones de las figuras 1A - 1E pero con una tuerca atornillada sobre la porcion de vastago del elemento funcional y

figuras 3A y 3B: son dos dibujos para ilustrar la union de acuerdo con la invencion del elemento funcional de la invencion a una pieza de chapa metalica, mostrando la figura 3B el conjunto de componentes de acuerdo con la invencion en una media seccion.

Haciendo referencia a las figuras 1A a 1E, se muestra un elemento funcional 10 con una porcion de cabeza que tiene una brida 12 y una seccion 16 se proyecta separandose de un primer lado 14 de la brida 12 y esta disenada para la insercion libre de penetracion en una pieza de chapa metalica, asf como una funcion que cumple con la porcion de vastago 20, que se proyecta separandose de un lado 18 de la brida opuesta al primer lado 14. La porcion de vastago 20 y el elemento funcional 10 tienen un eje longitudinal 22, estando dispuestas la brida 12 y la seccion 16 al menos sustancialmente coaxiales a la porcion de vastago 20. La seccion 16 esta disenada como un cilindro hueco que tiene nervios 26 en su superficie de camisa exterior 24 que se extiende paralela a la direccion longitudinal. En la region de su cara extrema libre 28, la seccion hueca 16 tiene, en el lado interior 30, una region 32 con una forma

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troncoconica divergente 34 directamente adyacente al extremo libre 28 de la seccion hueca que se extiende al me- nos sustancialmente en el extremo libre. Durante la insercion dentro de la pieza de chapa metalica, esta forma troncoconica 34 sirve para la dilatacion de la seccion hueca 16.

En este punto se debe hacer notar que la region 32 no necesariamente tiene que tener una forma que corresponda estrictamente a la de un tronco de cono, sino que tambien puede tener una superficie arqueada, una forma de trom- peta o una forma diferente. Es muy importante que la region 32 tenga una forma divergente progresivamente en una direccion que va desde la brida 12 al extremo libre 28.

En este ejemplo, el elemento funcional 10 esta disenado para la union de una tuerca 40 (figuras 2A - 2E) para ase- gurar una abrazadera de terminal (no mostrada) y tiene para este proposito un cilindro roscado 42. Este diseno no es sin embargo esencial. En lugar de esto, la porcion de vastago 20, por ejemplo, puede estar disenada para llevar a cabo una de las siguientes funciones:

la union de una tubena de freno o de una pinza para la union de una tubena de freno, la union de un ojal de alfombrilla, la union de un soporte,

la union de un bastidor de un componente fijo de un vehmulo sobre el que no se realizan demandas particulars de resistencia en la conexion, es decir, no es para la union de componentes relevantes para la seguri- dad.

Como es evidente de las figuras, la citada seccion hueca 16 consiste en una porcion cilmdrica 44 adyacente al extremo libre 28 de la seccion y una porcion 46 que se estrecha progresivamente en la direccion hacia la porcion cilmdrica 44 y que esta dispuesta entre la brida 12 y la porcion cilmdrica 44, con los citados nervios 26 que tienen un grosor radial que se reduce en la direccion que va hacia la brida en la porcion que se estrecha progresivamente, de manera que el lfmite exterior 48 de los nervios 26 se extiende, por ejemplo, paralelo al eje longitudinal 22. El lado interior 50 de la porcion que se estrecha progresivamente 46 y de la porcion cilmdrica 44 de la seccion hueca 16 se encuentran en una superficie cilmdrica redonda 52, separada de la region 32 en el extremo libre 28 que tiene una forma troncoconica 34 divergente. El lado interior 50 confluye, adyacente al lado 14 de la brida 12 por medio de una porcion redondeada, en una region de base 54 que preferiblemente tiene una muesca central 56. Esta muesca 56 que es circular en vista en planta, es favorable desde el punto de vista tecnico de fabricacion y sirve como un espa- cio tampon durante la insercion en el interior de la pieza de chapa metalica.

La seccion hueca 16 es de bordes afilados o esta provista de un radio pequeno en el extremo libre 28 en la transi- cion desde el lado exterior de la porcion cilmdrica 44 a la region 32 que tiene una forma de cono divergente 44 y tiene un grosor radial "d" para la delimitacion de la forma troncoconica divergente 34 en el extremo libre de la sec- cion de cilindro 44 que es normalmente, pero no necesariamente, menor que el 30% del grosor maximo de pared "w" de la seccion cilmdrica 44 (es decir, sin incluir el grosor radial de los nervios 26).

Ademas, la brida 12 puede tener rebajes 58 en el lado 14 de la citada seccion hueca 16 en los nervios 26 (solo un rebaje se muestra en la figura 2B a modo de ejemplo) que, en el conjunto acabado de componentes 60 de acuerdo con la figura 3B, puede acomodar el material de chapa metalica para la obtencion de una seguridad adicional contra la rotacion.

En estos ejemplos que se muestran en los dibujos, la porcion de vastago 20 esta provista, como ya se ha explicado, de una rosca 42 para roscar una tuerca 40. El lado 62 de la tuerca 40 enfrentado a la brida 12 que esta disenado como una tuerca de brida con una brida 64, se encuentra sin embargo en principio perpendicular al eje longitudinal central 22 del elemento funcional y se sella contra la superficie de contacto de forma anular metalicamente roma de la brida 12 que rodea la porcion de vastago. Sin embargo, puede ser favorable formar la superficie de contacto 62 de la tuerca que se enfrenta a la brida 12 o a la superficie anular 18' de la brida (que esta formada en el lado 18 de la brida) como una superficie conica poco profunda, es decir, con un angulo de cono incluido de poco menos de 180°, de manera que se forma un sello apretado radialmente hacia fuera en la superficie anular 18'. En lugar de esto, la superficie anular 18' se podna proporcionar con un angulo conico de este tipo. El procedimiento preferido para la fabricacion del conjunto de componentes 60 mediante la insercion del elemento funcional 10 se describira a conti- nuacion y, de hecho con referencia a las figuras 3A y 3B. La figura 3A muestra el elemento funcional 10 que tiene una tuerca de brida 10 roscada de acuerdo con las figuras 2A a 2E en una cabeza de remachado o en un cabezal de punzonado 70 por encima de una pieza de chapa metalica no perforada 72. Tales cabezas de remachado o cabezas de punzonado 70 son muy bien conocidas en el campo de los elementos funcionales. Tienen en general un embolo hueco 74 que esta disenado en su extremo inferior 76 con un montura 74 para recibir un elemento funcional. El embolo 74 esta dispuesto de manera movil de acuerdo con la doble flecha 80 en la cabeza de punzonado 70 y se puede mover a una posicion superior en la que un elemento funcional 10, aqrn con una tuerca roscada 40, puede ser llevado a traves de un canal de grna (no mostrado ) debajo del embolo 72. El embolo 72 se desplaza posteriormente

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hacia abajo hasta que la region hexagonal de la tuerca 40 por encima de la brida se encuentra dentro del embolo hueco y la superficie de la montura 74 del embolo 72 hacia el lado superior 82 de la brida 64 de la tuerca de la brida 40 entra en contacto con esta superficie 82. Alrededor del embolo 74 hay un miembro cilmdrico de sujecion 84 que esta articulado de manera movil de acuerdo con la flecha 86 y que igualmente se muestra solo esquematicamente.

Debajo de la pieza de chapa metalica 72 hay un boton de matrizado 90 que tiene un rebaje central 92 y en el centro de este rebaje 92, una porcion redondeada central elevada hacia arriba 94. Tanto el rebaje 92 como tambien la porcion elevada 94 son de forma circular en vista en planta y estan dispuestos giratoriamente simetricamente con res- pecto al eje longitudinal central 22 del elemento funcional. El boton de matrizado se encuentra situado en la abertura correspondiente 96 de una herramienta inferior 98, con la superficie de contacto de chapa metalica en forma anular 100 que se mantiene a ras en el sentido del area con el lado superior 102 de la herramienta inferior 98.

En muchos casos, la cabeza de remachado 70 esta unida a una herramienta superior de una prensa (no mostrada) o a una herramienta intermedia de una prensa, mientras que la herramienta inferior 98 representa la herramienta inferior de la prensa. Para cada carrera de la prensa, un elemento funcional 10, en cada caso, es punzonado dentro de la pieza de chapa metalica por medio de la cabeza de punzonado 70 y el boton de matrizado 90, en este ejemplo un elemento funcional 10 con una tuerca roscada 40. En caso de que la tuerca 40 no se pueda utilizar para el punzonado del elemento funcional, el embolo 74 presiona directamente contra la superficie anular 18' del elemento funcional.

Durante el cierre de la prensa, el miembro de sujecion cargado por muelle 84 es presionado hacia la pieza de chapa metalica sobre su cara extrema inferior 104, aprieta la pieza de chapa metalica 72 entre sf misma y la superficie anular 100 del boton de matrizado. Durante el cierre adicional de la prensa, el embolo 76 presiona el elemento funcional 10 con la tuerca hacia abajo hasta que el extremo libre de la seccion hueca 16 entra en contacto con el lado superior de la pieza de chapa metalica 72 y comienza a desplazar el material de la chapa metalica por debajo de la seccion hueca 16. Con el movimiento progresivo dirigido hacia abajo de la cabeza de punzonado 70 se presiona el material de la chapa metalica dentro de la montura del boton de matrizado 90 y forma la porcion engrosada de la pieza de chapa metalica que se designa por 100 en la figura 3B. Durante este movimiento, el contacto de la forma troncoconica 34 de la seccion hueca y tambien la presion que se origina desde la porcion elevada 94 conduce a una forma divergente hacia abajo 16' de la seccion hueca 16 del elemento funcional 10. En lo que a esto se refiere, el material de la chapa metalica es introducido en la cavidad hueca de la seccion hueca y presiona contra el lado interior 50 de la seccion hueca 16, con lo que la seccion hueca 16' se rigidiza desde el interior. Es evidente de la figura 3B que la cara extrema 28 de la seccion hueca 16' no se proyecta a traves de la porcion inferior de la pieza de chapa metalica, es decir, no penetra en ella, por el que se produce una union estanca a los fluidos del elemento funcional 10 con la pieza de chapa metalica. A este respecto, los nervios longitudinales se acoplan dentro del material de la chapa metalica y de este modo generan la seguridad contra la rotacion. Si se proporcionan rebajes tales como 58, el material de la chapa metalica es presionado en estos rebajes 58 y en consecuencia aumenta el valor de la protec- cion contra la torsion. Puesto que la seccion hueca 16' tiene una forma extendida, el elemento funcional se encuentra asegurado contra las fuerzas de extraccion que intentan tirar del elemento funcional para sacarlo de la pieza de chapa metalica 72. Puesto que la brida 12 se encuentra en contacto de superficie completa con la pieza de chapa metalica 72 y preferiblemente ha sido prensada dentro de esta ultima, tambien se consigue una buena resistencia. La porcion engrosada 106 tambien proporciona espacio para acomodar la seccion hueca 16'.

El engrosamiento 106 tiene una muesca 108 en el centro en el lado opuesto al elemento funcional 10 y radialmente dentro de la seccion dilatada 16'. La muesca tiene una forma complementaria a la porcion elevada 94 del boton de matrizado 90.

Aunque en la presente memoria se ha descrito el procedimiento en el sentido de la orientacion del elemento funcional 10 en las figuras 3A y 3B, esta orientacion no es de ninguna manera esencial. A modo de ejemplo, la cabeza de punzonado 70 podna estar dispuesta apuntando hacia arriba en la herramienta inferior de la prensa o del mismo modo apuntando hacia arriba en la placa intermedia de la prensa y el boton de matrizado estana dispuesto entonces apuntando hacia abajo en la placa intermedia de la prensa o en la herramienta superior de la prensa. Las designa- ciones "arriba" y "abajo" o designaciones similares en consecuencia se deben entender con referencia a la disposi- cion geometrica de las figuras 3A y 3B y no se deben interpretar de forma restrictiva. En otros aspectos, las posicio- nes inclinadas de la cabeza de punzonado 70 y del boton de matrizado 90 son tambien posibles.

Tampoco es obligatorio efectuar la union del elemento funcional en una prensa. Esto tambien puede tener lugar - sin restriccion - por medio de un robot que presiona el elemento funcional hacia una pieza de chapa metalica soportada sobre un boton de matrizado o por medio de un par de pinzas o un marco en C. Instalaciones conocidas per se para la union automatica de remaches de perforacion medio huecos tambien pueden ser considerados para la union de los elementos funcionales de acuerdo con la invencion.

El procedimiento que se ha descrito en la presente memoria por lo tanto incluye los siguientes pasos:

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- disponer la pieza de chapa metalica 72 sobre un boton de matrizado 90 que tiene un rebaje central 92, determinando el tamano de la abertura del rebaje 92 el diametro de una porcion engrosada 106 y de- terminando la profundidad del rebaje 92 la altura de la porcion engrosada 106, teniendo el boton de matrizado una porcion central elevada 94 dentro del rebaje,

- presionar el elemento funcional 10 con el extremo libre 28 de la seccion hueca 16 hacia delante, hacia el lado de la pieza de chapa metalica 72 alejado del boton de matrizado 90 y presionar la seccion hueca 16 en el material de chapa metalica, por lo que la forma de cono divergente 34 de la seccion es dila- tada, opcionalmente en combinacion con una porcion central elevada 94 del rebaje 92 del boton de matrizado 90, y el material de la chapa metalica se lleva a aplicacion con la superficie de la camisa de la seccion 16 y tambien con los nervios 26 provistos allf y dentro de la seccion hueca 16,

- desplazar el material de chapa metalica por la citada seccion 16 bajo las fuerzas de punzonado dentro del rebaje 92 del boton de matrizado 90 y formar la citada porcion engrosada 106 y, opcionalmente, la denominada muesca 108, y

- opcionalmente, presionar parcialmente el lado 14 de la brida 12 adyacente a la seccion, junto con cua- lesquiera caractensticas 58 que proporcionan seguridad contra la rotacion que estan presentes allf, dentro del lado de la pieza de chapa metalica 72 alejado del boton de matrizado 90.

En lo que a esto se refiere, las fuerzas de punzonado se aplican al elemento funcional 10 preferiblemente por medio de una tuerca 40 que se rosca en la porcion de vastago 20 del elemento funcional 10 y entra en contacto con una superficie anular 18' de la brida 12.

La tuerca 40 de la brida puede ser usada, como se ha explicado con mas detalle mas arriba, para el punzonado del elemento funcional.

El resultado del procedimiento es el conjunto de componentes 60 que se muestra en la figura 3B que consiste en la pieza de chapa metalica 72 y el elemento funcional 10 unido a la misma. Es particularmente importante que la pieza de chapa metalica 72 tenga una porcion engrosada 106 en la region del elemento funcional 10 unida en compara- cion con el grosor del metal de hoja radialmente exterior al elemento funcional unido. La seccion hueca 16 se dilata en la region de la porcion engrosada 106 y en el extremo libre y es recibida de forma ajustable en la pieza de chapa metalica 72 sin penetrar en la pieza de chapa metalica. El material de la chapa metalica se encuentra dispuesto dentro de esta seccion dilatada y fuera de la seccion en aplicacion con la seccion 16' y con los nervios longitudinales 26.

La superficie anular 18' de la brida 12 que rodea la porcion de vastago 20 esta situada a una distancia delante del lado de la pieza de chapa metalica 72 enfrentado a la porcion de vastago.

El elemento funcional puede consistir en el mismo material que se utiliza normalmente para remaches de perforacion medio huecos o del material que se utiliza para la fabricacion de tornillos por medio de deformacion en fno de material de clase de calidad 4.6 u 8.8 (o superior) de acuerdo con DIN.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un elemento funcional (10) que tiene una porcion de cabeza con una brida (12) y una seccion (16) que se pro- yecta separandose de un primer lado (14) de la brida (12) para punzonar dentro de una pieza de chapa metalica (72) sin perforar la pieza de chapa metalica (72) y tambien tiene una porcion de vastago (20) con un eje longitudinal (22) que cumple una funcion y que se proyecta separandose de un segundo lado (18) de la brida (12) opuesto al primer lado (14 ), en el que la brida (12) y la seccion (16) estan dispuestas al menos sustancialmente coaxiales a la porcion de vastago (20), con la seccion (16) que esta formada como un cilindro hueco que tiene nervios (26) que se extienden paralelos a la direccion longitudinal en la superficie de su camisa exterior y la seccion (16) que tiene una forma troncoconica divergente (34) en la region (32) de su cara extrema libre (28) en el lado interior directamente adyacente al extremo libre (28) de la seccion (16), sirviendo la forma troncoconica (34) para la dilatacion de la seccion (16) durante el punzonado dentro de la pieza de chapa metalica (72).
2. Un elemento funcional (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la citada seccion hueca (16) incluye una porcion cilmdrica (44) adyacente al extremo libre (28) de la seccion (16) y una porcion (46) que se estrecha progresivamente en la direccion hacia la porcion cilmdrica (44) entre la brida (12) y la porcion cilmdrica (44).
3. Un elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los nervios (26) tienen un grosor radial reducido en la porcion que se estrecha progresivamente (46) en la direccion hacia la brida (12), con lo que, por ejemplo, el lfmite exterior (48) de los nervios (26) se extiende paralelo al eje longitudinal (22).
4. Un elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sec- cion (16) esta provista en el extremo libre (28) de un borde afilado o de un pequeno radio en la transicion desde el lado exterior de la porcion cilmdrica (44) a la region que tiene una forma troncoconica divergente (34) y tiene un grosor radial (d) en el lfmite de la forma troncoconica divergente (34) en el extremo libre de la porcion cilmdrica (44) que es menor que el 30% del grosor de pared maximo (w) de la porcion cilmdrica (44).
5. Un elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la brida (12) tiene rebajes (58) en el lado (14) de la citada seccion (16) entre los nervios (26) que reciben el material de chapa metalica para obtener un aumento de seguridad contra la rotacion.
6. Un elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que esta presente junto con una tuerca (40) roscada en la porcion de vastago (20) sellando la tuerca, una superficie anu- lar metalicamente roma (18' ) de la brida (12) que rodea la porcion de vastago (20).
7. Un conjunto de componentes (60) que incluye una pieza de chapa metalica (72) y un elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de chapa metalica (72) tiene una porcion engrosada (106) en la region de la union en comparacion con el grosor del metal de la chapa ra- dialmente exterior al elemento funcional unido (10), con una seccion (16' ) que es recibida en la region de la porcion engrosada (106) en forma ajustada y de una manera dilatada en el extremo libre sin penetrar en la pieza de chapa metalica (72), y con el material de chapa metalica que se encuentra dentro de la seccion dilatada y en aplicacion con la seccion (16' ) y con los nervios longitudinales (26).
8. Un conjunto de componentes (60) de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que la brida (12) tiene una superficie anular (18' ) que rodea la porcion de vastago (20) que se situa en una separacion desde el lado de la pieza de chapa metalica (72) que esta orientada hacia la porcion de vastago (20).
9. Un conjunto de componentes (60) de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, en el que la porcion engrosada (106) tiene una muesca (108) en el centro en el lado alejado del elemento funcional (10) y radialmente dentro de la seccion dilatada.
10. Un conjunto de componentes (60) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el material de la chapa metalica se encuentra en aplicacion con los citados rebajes (58) en la brida (12).
11. Un procedimiento de fabricacion de un conjunto de componentes (60) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 por punzonado del elemento funcional (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en la pieza de chapa metalica (72 ) con los siguientes pasos:

- disponer la pieza de chapa metalica (72) en un boton de matrizado (90) que tiene un rebaje central (92), determinando el tamano de la abertura del rebaje (92) el diametro de la porcion engrosada (106) y teniendo el boton de matrizado una porcion central elevada (108) dentro del rebaje,

- presionar el elemento funcional (10) con el extremo libre (28) de la seccion (16) hacia delante contra el lado de la pieza de chapa metalica (72) alejado del boton de matrizado y presionar la seccion (16) dentro del material de chapa metalica, por lo que la forma troncoconica divergente (34) de la seccion (16')

10

se dilata, opcionalmente en combinacion con la porcion elevada central (94) del rebaje (92) del boton de matrizado (90), y el material de la lamina metalica se lleva a aplicacion con la superficie de la cami- sa de la citada seccion (16) y tambien con los nervios (26) dispuestos alU y se lleva al interior de la seccion dilatada (16' ),

- desplazar el material de chapa metalica por la citada seccion (16' ) bajo las fuerzas de punzonado de- ntro del rebaje (92) del boton de matrizado (90) y formar la citada porcion engrosada (106) y, opcionalmente, la citada muesca (108 ) y

- opcionalmente, presionar parcialmente el lado (14) de la brida (12) adyacente a la seccion (16' ), junto con las caractensticas (58) que proporcionan seguridad contra la rotacion allf, en el lado de la pieza de chapa metalica (72) alejado del boton de matrizado.
12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que las fuerzas de punzonado son aplicadas al elemento funcional (10) por medio de una tuerca (40) que se rosca sobre la porcion de vastago (20) del elemen- to funcional (10) y en contacto con una superficie anular (18') de la brida (12).