ES2204038T3 - Pieza de atornillado. - Google Patents
Pieza de atornillado.Info
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Abstract
Tuerca de conexión de tornillo, por ejemplo para la industria del motor. La tuerca tiene una cabeza (4) con un cuello (3) con el que forma cuerpo. El cuello se extiende en la dirección axial (10) de la unión del tornillo. Una cara tope (6) se forma sobre la cara del extremo libre (5) del cuello. Una placa saliente (7) se sitúa en la transición entre la cabeza y el cuello. La placa puede girarse respecto de la unidad cabeza o cuello, y se mantiene cautiva en una ranura de anillo (8). El roscado interno (8) se extiende sobre toda la longitud de la cabeza y del cuello.
Description
Pieza de atornillado.
La presente invención se refiere a una unión por
tornillo, de acuerdo con las características de la primera parte de
la reivindicación 1 (US 3 971 086A).
Normalmente se fijan mediante una unión por
tornillo un objeto a atornillar, por ejemplo, dos placas a unir
entre sí, pasando un tornillo a través de un paso correspondiente
en el objeto a atornillar, y desde el lado opuesto se atornilla una
tuerca sobre la rosca exterior del tornillo, hasta apoyarse en el
objeto a atornillar - a través de la tuerca y de la cabeza del
tornillo o mediante arandelas intercaladas, etc. - se consigue una
gran tensión previa en la unión por tornillo que ya no es posible
que se suelte por sí sola la unión atornillada.
Las fuerzas originadas por la tensión previa en
dirección axial absorben para ello, en general, el objeto a
atornillar entre tornillo y tuerca.
Si este objeto a atornillar es de un material que
no está en condiciones de absorber los esfuerzos de tensión, se
debe limitar la fuerza de tensión previa de la unión por tornillo.
Esto ocurre especialmente en los objetos a atornillar de plástico u
otros objetos deformables.
Para ello se conocen diferentes soluciones:
La unión por tornillo sólo se aprieta con un par
bajo definido. Puesto que este par bajo ya no puede evitar de forma
fiable que se suelte por sí sola la unión por tornillo, por
ejemplo, debido las vibraciones, se debe conseguir un autobloqueo
reforzado de la unión por tornillo en la rosca, mediante, por
ejemplo, una capa intermedia de plástico entre los pasos de rosca
del tornillo y tuerca, o mediante un adhesivo colocado en la rosca,
que se endurezca después de la producción de la unión por
tornillo.
Esta solución presenta desventajas, tanto en
cuanto al tiempo de montaje, como también en el caso de un
desmontaje necesario de la unión por tornillo.
Otra solución consiste en estabilizar el objeto
de la unión por tornillo en la zona de atornillado, de tal manera
que esté en condiciones de absorber los esfuerzos de presión
axiales elevados. En piezas de plástico, esto se realiza gracias a
que en el punto deseado se incluye un casquillo de paso de metal,
dentro de la pieza de plástico, ya en la fabricación, es decir,
como pieza insertada en una pieza de plástico producida por
inyección, o posteriormente se pega en un orificio de paso
correspondiente de la pieza de plástico. Ambas soluciones son
costosas de realizar.
Otra posibilidad consiste en que durante la
fabricación de la unión por tornillo, colocar alrededor del vástago
del tornillo un casquillo distanciador, cuya longitud axial
corresponda al espesor del objeto a atornillar, especialmente en su
estado de prensado máximo deseado.
También esta solución es molesta, en tanto que la
unidad formada de tornillo y casquillo distanciador montado,
representa una unidad inestable debido al juego existente entre
ellos, y de este modo en la introducción de esta unidad en la
abertura de paso del objeto a atornillar no es simple y de este
modo eventualmente laborioso. Especialmente el casquillo
distanciador puede caer en cualquier momento del vástago del
tornillo, de tal manera que la penetración del tornillo con
casquillo distanciador sólo es posible desde arriba hacia abajo con
dos manos.
De este modo no es posible una colocación y
montaje automático de un tornillo de esta clase, como se desea, por
ejemplo, en el montaje de vehículos.
Es por ello el objeto de la presente invención
proponer una tuerca o tornillo, así como una unión de tornillo
producida de este modo, sin estas medidas de preparación
correspondientes en el objeto a atornillar sólo esté sometido a un
prensado limitado en dirección axial, por la unión de tornillo y
esto mediante una posibilidad rápida y simple de la unión por
tornillo.
Este problema se soluciona con las
características de la reivindicación 1. Las formas de realización
ventajosas resultan de las subreivindicaciones.
Gracias a que el cuello, que se utiliza como
pieza distanciadora y con ello como limitación para la compresión
axial del objeto a atornillar, está formado de una sola pieza con
la tuerca y dispuestas especialmente de forma imperdible en la
tuerca que lo lleva, es posible un manejo automático como en una
pieza de unión por tornillo convencional. Debido a una conicidad
correspondiente, es posible la introducción en el paso de la pieza
de plástico de forma simple, especialmente debido a un juego
existente en estado inicial entre el diámetro exterior del cuello y
el diámetro interior de paso en el objeto a atornillar, por
consiguiente, por ejemplo, la pieza de plástico.
Mediante el diámetro creciente desde el extremo
libre del cuello a la cabeza de la tuerca, la arandela de brida se
dilata ligeramente durante su colocación desde el extremo libre,
debido al efecto de cuña del cuello en su diámetro interior.
Al alcanzar la ranura anular situado en el
diámetro exterior del cuello, por ejemplo, en una transición del
cuello a la cabeza de la tuerca, se retrae la arandela de brida
nuevamente a su diámetro interior original y ésta es alojada en
unión positiva de forma en la ranura.
Este enclavamiento se facilita gracias a que las
ranuras guiadas desde el perímetro interior al exterior, situadas
en la arandela de brida y/o empleo de un material, para la arandela
de brida que permite una dilatación lineal.
También un diámetro exterior del cuello, que
mediante el perímetro interior de la arandela de brida se puede
comprimir, y después alcanzar la ranura anular, toma a través de la
arandela de brida nuevamente el diámetro original, que en estado
distendida es siempre mayor que el diámetro interior de la arandela
de brida, conduce al mismo resultado.
De este modo se puede producir una unidad
imperdible, formada de tuerca y arandela de brida, sin que después
del montaje estas dos piezas tengan que realizar una deformación en
frío en la tuerca, por ejemplo, el bordeado de un cuello, etc.
Esto permite, en general, disponer la ranura para
el alojamiento de la arandela de brida, directamente en la
transición entre cabeza de la tuerca e inicio del cuello, y no en
el extremo delantero libre del cuello, que sería debido al
recalcado, rebordeado, etc. el único lugar alcanzable para una
deformación en frío.
Otra ventaja reside en que debido a la
configuración de una solo piso de cuello y tuerca, se puede
extender la rosca interior del tornillo también en el cuello,
especialmente a través de toda la longitud axial del cuello, y,
además, opcionalmente también en la cabeza de tuerca,
independientemente de si se trata de una tuerca cerrada (tuerca de
sombrerete) o una tuerca abierta, y con ello se trata, en conjunto,
de un orificio de paso.
Debido a la longitud de rosca resultante muy
grande se pueden emplear tornillos o tuercas de material con
resistencia a la tracción reducida, como, por ejemplo, plástico, en
lugares en la que los tornillos empleados hasta ahora y las tuercas
debían ser de metal.
El perímetro exterior del cuello y/o del
perímetro interior de la arandela de brida es especialmente de
forma circular.
Para el caso, que el espesor del objeto a
atornillar no sea conocido exactamente, debido a las tolerancias de
fabricación relativamente grandes, se puede trabajar en zonas
amplias con un cuello de igual longitud axial, en el que la unión
por tornillo presenta adicionalmente, en por lo menos uno de sus
extremos, preferentemente en ambos extremos, es decir, tuerca y
tornillo, un elemento que se puede modificar en la longitud en
dirección axial, para compensarla gracias al espesor del objeto a
atornillar. Preferentemente el elemento elástico puede tener la
misma función con una arandela o arandela de brida, que se utiliza
para engrosar la superficie de apoyo del objeto a atornillar. Esta
función la satisface especialmente un llamado muelle de disco,
prefiriéndose especialmente muelles de disco con una curva de
muelle muy degresiva, siendo por consiguiente y directamente el
inicio de la deformación del elemento elástico su contrafuerza muy
elevada, especialmente permanece igual con la continuación de la
deformación axial y especialmente hasta la deformación axial máxima
del elemento de muelle.
De este modo se aseguran que, independientemente
del grado de prensado axial del elemento elástico, la tensión
previa axial carga simple igual sobre la unión de tornillo y de
este modo también el objeto a atornillar y, con ello,
independientemente del espesor original exacto del objeto a
atornillar.
Una forma de realización según la invención se
describe a continuación con mayor detalle mediante las figuras, en
las que muestran:
La figura 1, una tuerca con cuello
La figura 2, una unión por tornillo
La figura 3, un tornillo con cuello
La figura 4, un tornillo con arandela de brida
integrada
La figura 1 muestra una tuerca 1, que en uno de
sus lados frontales presenta una prolongación en forma de un cuello
3, concéntrico para la dirección axial 10 de la tuerca 1. La rosca
interior (9) atraviesa tanto la cabeza (4) como también este cuello
(3), de tal manera que existe una apertura de paso. En el lado de la
cabeza (4), alejado del cuello (3), esta abertura puede estar
también cerrada, es decir, una tuerca en forma de tuerca de
sombrerete.
Desde por lo menos un lado frontal la rosca
interior 9 debe estar abierta para el alojamiento de un tornillo
correspondiente no representado en la figura 1.
El cuello 3 presenta - por lo menos en la zona
del extremo libre frontal 5 - en el perímetro exterior, un
estrechamiento cónico, que debe facilitar la introducción del
cuello 3 en una abertura. Preferentemente el cuello 3 está dotado de
un perímetro exterior redondo.
Además, se ha dispuesto entre la cabeza 4 y el
cuello 3 una ranura anular 8, para alojar allí especialmente una
arandela de brida, como por ejemplo, la arandela de brida
representada en la figura 1, ligeramente cónica, aloja un muelle de
disco, giratorio, pero imperdible. Para esta finalidad presenta la
arandela de brida 7' una abertura de paso central, que es
ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tuerca 1 en el
fondo de ranura 8, pero menor que el diámetro máximo en el
transcurso del cuello 3.
De este modo es posible, ejerciendo suficiente
fuerza y eventualmente con una herramienta adecuada, montar la
arandela de brida 7' en el cuello 3 desde el extremo frontal libre,
y desplazarlo hasta que la arandela de brida 7' se encuentre con su
diámetro interior en la ranura anular 8. En la ranura anular 8 se
puede desplazar a un lado y a otro la arandela de brida 7' de
acuerdo con la anchura de la ranura en dirección axial 10, y
también gira en la dirección con relación a la tuerca 1. Sin gran
esfuerzo, no se puede separar, sin embargo, la arandela de brida 7'
de la tuerca 1. Esto es sólo posible mecánicamente y en general
sólo con una herramienta correspondiente. La colocación y extracción
de la arandela de brida 7' se puede facilitar mediante ranuras
radiales 20, que están alineadas desde el perímetro interior de la
arandela de brida 7, radialmente hacia el exterior, pero que no
alcanzan el perímetro exterior de la arandela de brida 7'.
En la figura 1, como en todas las figuras
siguientes, se ha representado la mitad izquierda en sección
longitudinal y la unidad derecha en alzado. Adicionalmente, se
puede extender en la figura 1 la rosca interior sólo a través de una
parte de la longitud axial, por ejemplo, sólo en la zona de la
cabeza 4 o también sólo en la zona del cuello 3, según se desee el
comportamiento de dilatación para el tornillo atornillado no
representado en la figura 1.
La figura 2 muestra una unión por tornillo
completa, como se produce con una tuerca según la figura 1.
Para ello, la mitad de la figura derecha muestra
en vista lateral la unión por tornillo con piezas de unión que se
apoyan sueltas en el objeto de la unión de tornillo 11a, 11b, en
cambio en el lado izquierdo - en sección longitudinal - la unión por
tornillo apretada con la arandela de brida 7' elástica todavía
cónica un poco plana apretada.
Para ello hay que reconocer que el objeto la
unión por tornillo 11a, 11b presenta una abertura de paso alineada
23, cuyo diámetro es algo mayor que el diámetro exterior del cuello
3, que atraviesa los dos objetos de la unión por tornillo 11a,
11b.
En el estado relajado, la longitud axial del
cuello, es decir, desde su superficie de tope axial 6 a la
superficie de la cabeza 4 de lado frontal más próximo de la tuerca
1 es más reducida que la asuma de los espesores de los objetos de la
unión por tornillo 11a, 11b más la extensión axial de la arandela
de brida 7' elástica distendida. Mediante el enchufe del tornillo 2
con su vástago 22 y atornillado de su rosca exterior 19 en la rosca
interior 9 de la tuerca 1 se comprime - con una eventual colocación
intermedia de una arandela de brida 7 debajo del tornillo 2 - el
objeto a atornillar 11a, 11b con apriete creciente contra la
arandela de brida elástica 7' y éste con su extensión axial se
acorta hasta tal punto que la cabeza 4' del tornillo 2 o de su
arandela de brida 7 se apoya contra las brida de tope anular 6 del
lado frontal del cuello 3. De esta manera se puede superar las
diferencias de espesor del objeto de atornillado 11a, 11b que
corresponden como máximo a la diferencia de las extensiones axiales
de la arandela de brida elástica 7' en estado distendido y en estado
completamente apretado.
La figura 3 muestra la configuración análoga como
tornillo:
Para ello, no se añade directamente a la cabeza 4
del tornillo el vástago roscado 24, sino que entre ellos se
extiende en el cuello 3, sin rosca, asimismo de material macizo,
cuyo diámetro exterior, por una parte, es preferentemente algo mayor
que el diámetro exterior de la rosca exterior 19 en el vástago
roscado 24 del extremo libre.
Además, el cuello 3, es a su vez ligeramente
cónico en su diámetro exterior, es decir, del extremo libre en el
vástago roscado 24, hacia la cabeza con diámetro ligeramente
creciente, con una sección transversal preferentemente redonda.
En la transición de la cabeza 4 al cuello 3 se ha
mecanizado nuevamente la ranura anular 8 en el perímetro exterior,
en la que la arandela de brida o la arandela de brida 7' elástica
giratoria se mantiene, sin embargo, imperdible.
Como también con la solución como tuerca se
posiciona allí la arandela de brida o la arandela de brida elástica
7', en la que en el estado relajado del diámetro interior de la
arandela de brida 7' es algo mayor que el diámetro como base de la
ranura anular 8, pero menor que el diámetro exterior del cuello 3
en cuyo lugar más grueso, y preferentemente también mayor que el
diámetro exterior del cuello 3 en su lugar más delgado.
De este modo, se puede empujar la arandela de
brida 7' primeramente sin contacto suelta, a través de la rosca
exterior 19 y a continuación introducir en el cuello 3, dilatándose
con la introducción creciente sobre el cuello 3 la arandela de brida
7 en su diámetro interior, un poco radialmente hasta alcanzar la
ranura anular 8, cuya dilatación retorna, y con ello la arandela de
brida 7' está dotada en dirección axial con un juego y, de éste
modo, giratorio, pero en dirección axial está alojada de forma
imperdible en la
ranura 8.
ranura 8.
La superficie de tope frontal 6 se encuentra en
extremo libre del cuello 3, donde se forma un reborde con relación
al vástago de brida 24, que presenta un diámetro más reducido.
La figura 4 muestra un tornillo, que se distingue
del de la figura 3 porque la arandela de brida 7', conformada
elástica, ligeramente cónica, está formada de una sola pieza junto
con el tornillo, en el que desde el perímetro exterior de la cabeza
4 de la tuerca, se extiende en su extremo axial del lado del
vástago, en dirección del vástago, y con ello asimismo ofrece una
compensación de espesor para los objetos a atornillar.
Ya que con esta forma de realización no es
necesario un encaje de la arandela de brida 7' en el tornillo o
tuerca, se puede configurar en este caso también el diámetro
exterior del cuello sin rosca 3 cilíndrico en vez de cónico.
La solución análoga se puede realizar también en
forma de una tuerca, presentando entonces asimismo el cuello 3
ningún contorno exterior cónico.
Con ello se mantienen las ventajas descritas
mediante la tuerca, como rosca interior, también a lo largo de la
zona del cuello y la supresión de un mecanizado posterior de la
tuerca, especialmente una deformación en frío.
| 1 | tuerca |
| 2 | tornillo |
| 3 | cuello |
| 4 | cabeza |
| 5 | extremo libre frontal del cuello |
| 6 | brida de tope |
| 7 | arandela de brida |
| 7' | arandela de brida elástica |
| 8 | ranura anular |
| 9 | rosca interior |
| 10 | dirección axial |
| 11a, 11b | objeto a atornillar |
| 19 | rosca exterior |
| 20 | ranura |
| 21 | prolongación |
| 22 | vástago |
| 23 | abertura de paso |
| 24 | vástago roscado. |
Claims (13)
1. Unión por tornillo con un atornillado, que
presenta una tuerca (1), un tornillo (2), así como por lo menos una
arandela de brida (7), como piezas de la unión por tornillo, así
como por lo menos dos objetos a atornillar (11a, 11b) atravesados
por el atornillado entre la tuerca (1) y el tornillo (2),
- estando dispuesto en por lo menos una pieza del
atornillado un cuello (3),
- que por lo menos presenta una pieza de
atornillado, es decir, tuerca o tornillo, una cabeza (4),
- el cuello (3) presenta en estado suelto un
diámetro menor que el diámetro interior del paso en el objeto a
atornillar (11a, 11b), y
- en el extremo libre frontal (5) del cuello (3)
se ha previsto una superficie de tope (6),
caracterizada porque el cuello (3)
atraviesa un objeto de atornillado (11a, 11b) y que el separador
funciona entre el tornillo (1) y la tuerca (2).
2. Unión por tornillo, según la reivindicación 1,
caracterizada porque en la transición entre la cabeza (4) y
el cuello (3) se ha dispuesto un arandela de brida (7).
3. Unión por tornillo, según la reivindicación 2,
caracterizada porque la arandela de brida (7) frente a la
unidad de la cabeza (4) y cuello (3) es giratoria, pero imperdible
en dirección axial (10), especialmente está dispuesto en una ranura
anular (8).
4. Unión por tornillo, según la reivindicación 3,
caracterizada porque la arandela de brida (7) está montado
de una sola pieza en la cabeza (4) de la pieza de atornillado y
desde ésta está dispuesta radial y como en dirección del objeto de
atornillado axial y elásticamente.
5. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la rosca
interior (9) se extiende en la longitud axial de la tuerca (1) y/o
del cuello (3).
6. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la rosca
interior (9) se extiende esencialmente en la longitud de la cabeza
(4) de la tuerca (1).
7. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cuello
(3) presenta hacia el extremo libre (5) un diámetro que se
estrecha.
8. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones 3 a 7, caracterizada porque la arandela de
brida (7) es un arandela de brida elástica (7'), especialmente en
forma de un muelle del disco.
9. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones 3 a 8, caracterizada porque el diámetro
interior de la arandela de brida (7) en el estado relajado es menor
que el lugar más grueso del cuello (3), pero, sin embargo, mayor que
el diámetro de la base de la ranura anular (8).
10. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones 3 a 9, caracterizada porque el diámetro
interior de la arandela de brida (7 ó 7') discurre desde ranuras
radiales en la dirección del diámetro exterior, pero no alcanzan a
este punto.
11. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones 3 a 10, caracterizada porque el diámetro
interior de la arandela de brida (7), especialmente de la arandela
de brida (7') elástica es mayor que el cuello (3) en el lugar más
delgado.
12. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones 3 a 11, caracterizada porque el disco (7) o
la arandela de brida elástica (7') es de un material que permite un
giro del diámetro interior en dirección radial.
13. Unión por tornillo, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en estado
apretado de la unión por tornillo, la cabeza (4) del tornillo o su
arandela de brida (7) se apoya contra la brida de tope (6) anular
frontal del cuello 3.
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