ES2210826T3 - Cabezal roscado de sujecion y sistema de apriete. - Google Patents

Abstract

Un elemento de sujeción (10) roscado que tiene una ranura acoplable al mecanismo de apriete formada en un extremo del mismo, comprendiendo la ranura una porción (14) central; una diversidad de alas (16) que irradian hacia fuera a partir de la porción central, estando definida cada una de las alas por un par de paredes laterales (22, 22¿) y una pared extrema contigua a las paredes laterales, caracterizado porque al menos una de las paredes laterales tiene una región (32, 32¿) rebajada definida radialmente hacia adentro de su pared extrema asociada para definir un apoyo (36, 36¿) del momento de torsión relativamente elevado entre la pared extrema y la porción central de la ranura, siendo el apoyo del momento de torsión alargado y extendiéndose longitudinalmente a lo largo de la unión de la pared extrema y dicha al menos una pared lateral.

Description

Cabezal roscado de sujeción y sistema de apriete.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a elementos de sujeción roscados que se pueden atornillar giratoriamente y mecanismos de apriete para los mismos así como dispositivos y métodos para su fabricación (véase por ejemplo DE-A-2 538 139, correspondiente al documento US-A-4 187 892).

Antecedentes de la invención

El uso de herramientas mecánicas para apretar elementos de sujeción roscados a gran velocidad y elevadas cargas del momento de torsión da como resultado elevadas fuerzas aplicadas por el mecanismo de apriete al elemento de sujeción. Aunque muchos sistemas de apriete de elementos de sujeción roscado, particularmente aquellos con una ranura acoplable al mecanismo de apriete en el cabezal del elemento de sujeción, se diseñan para tener superficies que se acoplan por superficies correspondientes en el mecanismo de apriete, tal acoplamiento de superficie a superficie ideal, en el mejor de los casos, es difícil de lograr en la práctica. En lugar del acoplamiento superficie a superficie entre el mecanismo de apriete y el elemento de sujeción, por el cual la carga de apriete se puede distribuir sobre un área de superficie amplia, el acoplamiento de la ranura al mecanismo de apriete con frecuencia se concentra en pequeñas áreas o puntos. Eso puede dar como resultado un número de factores tales como inconsistencias en la fabricación del elemento de sujeción o el mecanismo de apriete, así como dificultades encontradas en el campo. Las dificultades encontradas en el campo pueden incluir, por ejemplo, la falta de alineamiento del mecanismo de apriete y elemento de sujeción o la incapacidad del asentamiento completo del mecanismo de apriete en la ranura debido a la pintura u otros restos que se pueden haber depositado en las ranuras. Incluso la ligera falta de alineamiento entre el mecanismo de apriete y el elemento de sujeción o una variación del elemento de sujeción o mecanismo de apriete de las especificaciones del diseño, pueden dar como resultado una reducción substancial en el área de contacto entre el mecanismo de apriete y el elemento de sujeción, en muchos casos dando como resultado un contacto casi como de punto de diversas porciones del mecanismo de apriete y el elemento de sujeción. La aplicación del elevado momento de torsión bajo tales circunstancias necesariamente da como resultado esfuerzos concentrados en los materiales del mecanismo de apriete y la ranura que, a su vez, pueden conducir al fallo del material, por deformación plástica o fractura. Incluso la deformación plástica ligera de las superficies de acoplamiento de la ranura y el mecanismo de apriete pueden afectar adversamente el rendimiento del sistema. Si se deforman las ranuras para definir superficies como rampas inclinadas desde la vertical, el mecanismo de apriete puede "tener un efecto de extracción de leva" de la ranura bajo la influencia de la carga aplicada. Tal efecto de extracción de leva es indeseable, no sólo debido a que da como resultado un desacoplamiento incontrolable o prematuro del mecanismo de apriete y la ranura, sino también debido a que el mecanismo de apriete repentinamente desacoplado puede resbalar sobre y dañar la pieza de trabajo. Adicionalmente, el esfuerzo excesivo en la pala del mecanismo de apriete al tiempo que aprieta el elemento de sujeción puede hacer que la pala se deforme de una manera que reduce el contacto de área de superficie con el elemento de sujeción y efectivamente cambie la región de contacto radialmente hacia dentro, reduciendo de ese modo la eficacia del acoplamiento de la ranura al mecanismo de apriete e incrementando el riesgo de fallo. Incluso cuando las paredes laterales del mecanismo de apriete y las alas de la ranura se acoplan en un contacto superficie a superficie amplio, el punto en el cual la fuerza resultante aplicada por el mecanismo de apriete a la pared lateral de la ranura típicamente es un centro de esfuerzo ubicado por lo general en la región central de la pared lateral. En consecuencia, la fuerza resultante se aplica en una ubicación que es substancialmente de forma radial hacia adentro a partir de la extremidad más externa de la pared lateral. Las dificultades anteriormente expuestas se pueden encontrar ya sea que el elemento de sujeción está siendo apretado en una dirección de instalación o de extracción. En muchas aplicaciones, la capacidad de extraer el elemento de sujeción rápida y efectivamente es al menos, si no más, crítico que su instalación.

Un número de sistemas de acoplamiento del mecanismo de apriete y ranura se han desarrollado para incrementar la eficacia del sistema de apriete, para reducir el riesgo de efecto de extracción de leva al tiempo que mejora otros aspectos del sistema de apriete. Uno de tales sistemas que se ha usado en las aplicaciones de aeronaves se describe en la patente de US Re.24.878 (Smith y col.). Las ranuras se definen por tres o cuatro alas que se extienden radialmente a partir de la porción central de la ranura. Cada ala define una pared de instalación y una pared de extracción, ambas de las cuales se diseñan para ser substancialmente verticales, esto es, para descansar en un plano que está en paralelo al eje central del elemento de sujeción. El mecanismo de apriete tiene una configuración complementaria. El sistema está destinado a promover el alineamiento axial del mecanismo de apriete y el elemento de sujeción eliminando la tendencia del mecanismo de apriete a "oscilar" en la ranura así como a resistir el efecto de extracción de leva. El alineamiento axial de y el asentamiento completo del mecanismo de apriete dentro de la ranura es esencial para obtener el beneficio de las paredes de extracción y el apriete orientado verticalmente. Incluso con este sistema, la aplicación de cargas de elevado momento de torsión puede causar alguna deformación de las alas del mecanismo de apriete de una manera que tiende a reducir el área de la región de contacto entre las palas del mecanismo de apriete y las paredes de las alas de la ranura así como también para cambiar la región de contacto radialmente hacia dentro. Eso, a su vez, aumenta el riesgo de la distorsión plástica de la ranura que puede conducir al deterioro progresivo del acoplamiento de la ranura al mecanismo de apriete con las consecuencias adversas resultantes.

Otro sistema de acoplamiento de la ranura al mecanismo de apriete se describe en la Patente de U.S. No. 3.237.506 (Muenchinger) que se ha incorporado a los elementos de sujeción comercialmente desarrollados para la aplicación comercial bajo la designación de marca Pozidriv®. Entre las características del sistema Pozidriv® están diseñadas las paredes laterales de cada una de las alas de la ranura para descansar en un plano que es substancialmente vertical. En la formación de tales paredes laterales substancialmente verticales por la técnica de la máquina recalcadora en frío convencional en la que la máquina recalcadora de dos golpe impacta el extremo de la varilla u otro material a partir del cual se fabrica el elemento de sujeción, al tiempo que la varilla se soporta en una matriz de la máquina recalcadora, primero con un troquel que forma una plancha (un cabezal parcialmente formado) en el extremo de la pieza de partida del elemento de sujeción y entonces con un troquel de acabado que termina el cabezal y forma la ranura acoplable al mecanismo de apriete. La operación se realiza automáticamente y a una gran velocidad. Los troqueles impactan contra y se retiran del extremo del cabezal de la pieza de partida del elemento de sujeción a lo largo del eje longitudinal de la pieza de partida del elemento de sujeción. Entre las limitaciones inherentes de los procesos recalcadores, está que el diseño de la ranura debería estar libre de regiones rebajadas, esto es, regiones que, aunque pueden ser formadas según el troquel es impactado dentro del cabeza del elemento de sujeción, se obliteraría cuando se retracta el troquel. La patente de Muenchinger describe una configuración de troquel y ranura destinadas a reducir o eliminar el efecto de "desprendimiento de metal" que tiende a ocurrir cuando se troquela una ranura en un cabezal del elemento de sujeción. El resultado del fenómeno del desprendimiento de metal es que la ranura no se conforma exactamente a la configuración del troquel que forma la ranura. La falta de la exacta concordancia da como resultado una ranura que exhibirá un incremento del efecto de extracción de leva y reducirá la estabilidad del mecanismo de apriete, dando como resultado un ajuste de balanceo, holgado entre el mecanismo de apriete y la ranura. Esas dificultades dan como resultado una capacidad del momento de torsión reducida del mecanismo de apriete y el elemento de sujeción coincidente.

Las patentes de U.S. nº^{s}. 4.187.892 (Simmons) y 5.120.173 (Grady) describen un sistema de apriete para elementos de sujeción roscados en los que se proporcionan nervaduras intencionalmente deformables en dos o más de las paredes laterales acoplables al mecanismo de apriete de una o ambas de la ranuras y mecanismo de apriete. Las nervaduras se proyectan ligeramente a partir de las paredes laterales y están diseñadas para deformar u causar la deformación de las nervaduras que se acoplan de una manera que proporciona un acoplamiento entrelazado. El acoplamiento entrelazado de las nervaduras resiste el efecto de extracción de leva. Tales nervaduras de antiefecto de extracción de leva pueden ser incorporadas en las ranuras que tienen paredes de apriete substancialmente verticales así como en las ranuras en las que las paredes laterales están inclinadas substancialmente a partir de la vertical. Las nervaduras se forman durante el proceso de recalcado en frío en el cual el cabezal del elemento de sujeción acanalado está formado en una máquina recalcadora de dos golpes.

Aunque la inclusión de nervaduras de antiefecto de extracción de leva sobre los elementos de sujeción con cabeza ranurada significativamente mejora el rendimiento de apriete de los elementos de sujeción, algunos tipos de elementos de sujeción con cabeza ranurada pueden requerir compromisos en el diseño para incluir las ventajas de las nervaduras antiefecto de extracción de leva. Las nervaduras antiefecto de extracción de leva no se pueden formar de una manera que dejarían un rebajo que daría como resultado que la nervadura fuera arrancada según se retracta el troquel que forma la ranura. En ranuras con paredes laterales substancialmente verticales el antiefecto de extracción de leva de la nervadura también debe ser esencialmente vertical y paralelo al eje del elemento de sujeción. Aunque sería deseable ubicar tales nervadura a una distancia radial máxima a partir de el eje central del elemento de sujeción, esto es, en las regiones más radialmente hacia fuera de las paredes laterales de la ranuras, la altura de las paredes laterales de la ranura decrece progresivamente en altura hacia sus extremidades radiales. En consecuencia, la altura vertical de la nervadura necesariamente es muy corta hacia las extremidades radiales. Tal nervadura puede sólo ser acoplada por una pala de mecanismo de apriete nervada cerca del extremo superior de la ranura contigua a la superficie superior del cabezal del elemento de sujeción. Una nervadura corta, así ubicada, presenta mayor riesgo de acoplamiento impropio o de no acoplamiento por el mecanismo de apriete nervado. En consecuencia, una nervadura antiefecto de extracción de leva, particularmente en una ranura que tiene paredes de apriete verticales o cerca de la vertical, típicamente se han ubicado más radialmente hacia dentro a lo largo de la pared lateral.

También entre los compromisos que se consideran cuando se emplea una ranura nervada es que el saliente de la nervadura dentro de la envoltura del ala de la ranura necesariamente requiere que se incremente el ancho del ala o que se reduzca el ancho de la pala del mecanismo de apriete coincidente para alojar el saliente. Esto, a su vez, requiere una reducción en la masa del material del cabezal del elemento de sujeción o las palas del mecanismo de apriete, o ambas, para que la pala del mecanismo de apriete pueda apropiadamente ser insertada dentro de la ranura. Este compromiso del diseño puede ser particularmente pronunciado en las aplicaciones en las que, es deseable proporcionar una nervadura antiefecto de extracción de leva sobre las paredes laterales de instalación y extracción de las alas de la ranura. Complicaciones adicionales resultan de la conveniencia de que tales ranuras deberían ser compatibles con los mecanismos de apriete existentes. En muchos casos, la inclusión de nervaduras antiefecto de extracción de leva en la ranura puede restringir el grado en el cual un mecanismo de apriete existente puede penetrar dentro de la ranura, posiblemente evitando la penetración de profundidad completa, en consecuencia reduciendo la efectividad de la transmisión del momento de torsión.

Las nervaduras antiefecto de extracción de leva que se han incorporado en los sistemas de elemento de sujeción con cabeza ranurada típicamente han tenido un perfil en sección transversal en forma de V que define un ápice relativamente afilado a lo largo de la longitud de la nervadura. Cuando tal elemento de sujeción se destina al uso en un entorno en el que un baño metálico incrementará su función (por ejemplo, un baño metálico anticorrosivo), se puede esperar que el área muy pequeña de intersección del mecanismo de apriete y las nervaduras de la ranura den como resultado esfuerzos elevados suficientes para fracturar el baño metálico, particularmente cuando el mecanismo de apriete también tiene nervaduras en sus palas.

Sería deseable proporcionar mejoras en los elementos de sujeción con cabeza ranurada y mecanismos de apriete por los cuales se reduce o elimina lo anteriormente expuesto y otras dificultades.

En un aspecto se proporciona un elemento de sujeción roscado que tiene una ranura acoplable al mecanismo de apriete formada en un extremo del mismo, comprendiendo la ranura una porción central; una diversidad de alas que irradian hacia fuera de la porción central, estando cada una de las alas definidas por un par de paredes laterales y una pared extrema adyacente a las paredes laterales, caracterizado porque al menos una de las paredes laterales tiene una región rebajada definida radialmente hacia dentro de su pared extrema asociada para definir un apoyo del momento de torsión relativamente elevado entre la pared extrema y la porción central de la ranura, siendo el apoyo del momento de torsión alargado y extendiéndose longitudinalmente a lo largo de la unión de la pared extrema y dicha al menos una pared lateral.

En otro aspecto se ha proporcionado un mecanismo de apriete para el acoplamiento con una ranura en el extremo de un elemento de sujeción roscado que comprende una porción de cuerpo y una porción de acoplamiento de ranura formado en un extremo de la porción de cuerpo, comprendiendo la porción de acoplamiento de ranura un núcleo central y una diversidad de palas que irradian a partir de el núcleo, teniendo cada pala al menos una pared de apriete y una pared externa; al menos una nervadura formada en al menos una pared de apriete de al menos una de las palas, caracterizado porque la al menos una nervadura tiene un área en sección transversal que disminuye en una dirección radialmente hacia dentro de forma que los extremos radialmente más externos de las nervaduras definen la porción más ancha de la pala del mecanismo de apriete.

En aún otro aspecto se proporciona un troquel para formar un cabezal de un elemento de sujeción roscado de cabezal ranurado que comprende un cuerpo de troquel que tiene una cara y una extremidad integral que sobresale de la cara, siendo la extremidad el complemento de la forma de la ranura del elemento de sujeción y siendo la cara de forma complementaria a la del cabezal de tornillo previsto; incluyendo la extensión un núcleo central y una diversidad de palas que se extienden radialmente y hacia fuera del núcleo, teniendo cada una de las palas un par de paredes laterales y una pared extrema, estando la pared extrema inclinada hacia arriba y hacia fuera de la región externa del núcleo; fusionándose las palas, en sus extremos superiores dentro de la cara del troquel para definir una estructura integral, caracterizado porque al menos una de las paredes laterales de una de las palas que están siendo configuradas para definir una región elevada, se extiende desde la cara extrema del troquel hacia abajo en dirección a la pared extrema de la pala, estando la región elevada definida por al menos un cubo ascendente que se extiende a lo largo de la unión de las porciones elevadas y no elevadas de la pared lateral de la pala, teniendo cada una de las superficies elevadas y cubos ascendentes un ángulo de inclinación positivo, en el que dicha región elevada puede formar una ranura correspondiente o región rebajada en dicho elemento de sujeción.

En un aspecto adicional se proporciona un método para formar una ranura en el cabezal de un elemento de sujeción roscado que comprende: impactar la cara de un troquel contra el extremo del elemento de sujeción, estando perfilado el extremo del troquel para definir al menos parte de la forma externa del cabezal del elemento de sujeción; durante dicho impacto, hace que el metal en el extremo del cabezal del elemento de sujeción fluya para formar una ranura que tiene una porción central y una diversidad de alas que irradian a partir de la porción central, teniendo cada una de las alas un par de paredes laterales y una pared extrema caracterizado porque, durante la formación de las alas, hace que una porción del cabezal que define la pared lateral fluya para formar una región rebajada a lo largo de la pared lateral.

Una realización de la invención se adapta para usar en una ranura del elemento de sujeción que tiene una porción central y una diversidad de alas que irradian a partir de la porción central. Se definen las alas por un par de paredes laterales y una pared extrema. Dos o más de las paredes laterales de las alas incluyen una región rebajada que se extiende desde el extremo superior de la pared lateral hacia abajo en dirección al fondo de la pared lateral. El ancho de la región rebajada, medido radialmente a lo largo de la pared lateral, puede disminuir progresivamente de la parte superior hasta el fondo de la pared lateral. La región rebajada está configurada para dejar una banda alargada referida aquí como un "apoyo del momento de torsión" que se extiende a lo largo del margen externo de la pared lateral. El apoyo del momento de torsión se adapta para ser acoplado por el margen radialmente externo de la pala del mecanismo de apriete, al tiempo que la región rebajada permanece espaciada ligeramente desde la pala del mecanismo de apriete. Cuando el mecanismo de apriete se hace coincidir con la ranura, los márgenes externos de las palas del mecanismo de apriete se apoyarán contra los apoyos del momento de torsión, al tiempo que las porciones dispuestas más radialmente hacia adentro de las palas permanecerán espaciadas ligeramente desde la pared lateral en la región rebajada, incapaz de trasmitir fuerza a la región rebajada. El momento de torsión desarrollado por el mecanismo de apriete se aplicará de este modo al cabezal del tornillo a lo largo de los apoyos del momento de torsión, asegurando de ese modo que la fuerza de apriete se aplicará en las regiones más radialmente exteriores de las paredes laterales de la ranura. De ese modo maximizando el brazo del momento de la fuerza aplicado por las palas del mecanismo de apriete, se puede transmitir el máximo momento de torsión al tornillo sin aplicar excesivas fuerzas a la pared lateral de la ranura. En consecuencia, se reduce el riesgo de deformación plástica adversa.

En otra realización, la ranura puede estar formada para dejar una nervadura sin relieve adicional que se extiende a lo largo del margen interno de las paredes de apriete. Tal nervadura interna puede servir para acoplar las regiones más internas de la pala del mecanismo de apriete, cerca del pie de la pala, para proporcionar estabilización adicional para el mecanismo de apriete coincidente. Proporcionando los apoyos del momento de torsión en el margen externo de las paredes laterales del ala y estabilizando las nervaduras en el margen interno se reduce el riesgo de desalineación del mecanismo de apriete con la ranura.

Una realización adicional se refiere a la configuración del troquel de recalcado por el cual se puede formar la ranura. Se proporciona el troquel con superficies elevadas en una o ambas de las paredes de apriete de las alas del troquel, estando las superficies elevadas adaptadas para formar las regiones rebajada en la pared lateral de la ranura correspondiente. Ninguna de las superficies que define una región elevada está orientada de una manera para formar superficies rebajadas en la ranura resultante. Todas las superficies de la región elevada están orientadas para proporcionar un ángulo de inclinación positivo. En consecuencia, cuando el troquel forma la ranura, puede ser retirado sin dañar o sin desgarrar cualquiera de las superficies formadas. La geometría de la región elevada puede ser seleccionada de una manera para definir la geometría y dimensiones del apoyo del momento de torsión resultante y nervadura estabilizante de la ranura resultante para proporcionar características deseadas de la ranura. La configuración del troquel es tal que permite la formación de un apoyo del momento de torsión en una pared lateral de ranura substancialmente vertical o no vertical en la cual el apoyo del momento de torsión está inclinado en un ángulo substancial al eje longitudinal del elemento de sujeción.

Aún en una realización adicional, se proporciona un mecanismos de apriete coincidente e incluye una o más nervaduras que se proyectan desde las paredes laterales del mecanismo de apriete. El ancho del ala de la ranura está definido entre las superficies sin relieve de las paredes del mecanismo de apriete, puede ser considerado para definir una envoltura de ranura receptiva a la envoltura de una punta del mecanismo de apriete, estando las envolturas dimensionadas para coincidir exactamente una a la otra dentro de los límites de tolerancias prácticos. La envoltura definida por un mecanismo de apriete, que incluye las nervaduras del mecanismo de apriete, se selecciona para corresponder a la envoltura definida por una ranura sin relieve. Esto permite que el mecanismo de apriete se haga coincidir apropiadamente con la ranura, de un modo u otro la ranura es una ranura comercialmente disponible convencional o se modifica según las realizaciones de la presente invención, resumidas más arriba. Las nervaduras del mecanismo de apriete alargadas están orientadas para extenderse generalmente perpendicular a la pared de ala externa de la pala del mecanismo de apriete de modo que cuando coinciden con una ranura formada según las realizaciones de la invención, las nervaduras del mecanismo de apriete se extenderán generalmente perpendicular a la orientación de su apoyo del momento de torsión asociado. Las nervaduras pueden acoplar y hacer fuerte el apoyo del momento de torsión suficientemente para incrementar la resistencia al efecto de extracción de leva al tiempo que al hacer esto con substancialmente menos deformación que la que resulta del acoplamiento de las nervaduras del mecanismo de apriete con una nervadura antiefecto de extracción de leva convencional sobre la pared de ala. En una realización adicional de la invención, las nervaduras del mecanismo de apriete se forman para decrecer en una dirección radialmente hacia dentro, permitiendo de ese modo que la sección transversal de las nervaduras del mecanismo de apriete se incrementen en una dirección radialmente hacia fuera aunque sin incrementar las dimensiones de la envoltura del mecanismo de apriete más allá de la envoltura de la ranura.

Está entre los objetos de la invención proporcionar un sistema de apriete mejorado para un elemento de sujeción roscado de cabeza ranurada.

En una realización es posible proporcionar un elemento de sujeción roscado de cabeza ranurada en el cual se aplica la fuerza del apriete por un mecanismo de apriete coincidente a las regiones radialmente externas de la(s) pared(es) de apriete de la ranura para maximizar el brazo del momento de las fuerzas de apriete aplicado al elemento de sujeción.

En otra realización es posible proporcionar un elemento de sujeción roscado de cabeza ranurada mejorado en el cual se puede desarrollar un nivel seleccionado del momento de torsión al tiempo que se aplica un nivel reducido de esfuerzo al elemento de sujeción, según se compara con el esfuerzo que de otro modo se aplicaría en la ausencia de una realización de la invención que se va a describir.

En una realización adicional es posible proporcionar un mecanismo de apriete nervado mejorado adaptado para usar con una ranura fabricada según otra realización de la invención, el cual incluso también es compatible con las ranuras convencionales.

Una realización está orientada a un elemento de sujeción de cabeza ranurada que tiene una ranura del tipo descrito en el cual la ranura es compatible con mecanismos de apriete convencionales así como el mecanismo de apriete mejorado de una realización de la presente invención.

Una realización adicional proporciona un mecanismo de apriete que tiene nervaduras localizadas y orientadas para efectuar un máximo de transmisión del momento de torsión al tiempo que reduce el daño a la ranura.

Otra realización proporciona un mecanismo de apriete para un elemento de sujeción de cabeza ranurada que incluye nervaduras orientadas generalmente perpendiculares a la pared extrema de las palas del mecanismo de apriete.

Incluso una realización adicional proporciona un mecanismo de apriete del tipo descrito en el cual las nervaduras en las palas del mecanismo de apriete se adaptan para acoplarse a un apoyo del momento de torsión sobre una ranura formada según una realización de la invención.

Todavía una realización adicional proporciona una ranura para un elemento de sujeción roscado en la cual la fuerza del mecanismo de apriete es aplicada a la ranura en las regiones radialmente más externas de las alas de la ranura y en la cual se proporciona una nervadura estabilizante en las regiones radialmente hacia dentro de las alas para estabilizar el mecanismo de apriete con respecto a la ranura.

Una realización adicional proporciona un troquel de máquina recalcadora para fabricar elementos de sujeción con cabeza ranurada según una realización de la invención.

Una realización adicional proporciona un método para fabricar tales elementos de sujeción de cabeza ranurada.

Descripción de los dibujos

Lo anteriormente expuesto y otros objetos y ventajas de la invención se apreciarán más completamente a partir de la siguiente descripción adicional de los mismos, con referencia a los dibujos que se acompañan en los que:

la fig. 1 es una vista en alzado de un tornillo y mecanismo de apriete coincidentes en los cuales la ranura transversal en el cabezal de tornillo se ha modificado para incorporar a la invención;

la fig. 2 es una vista desde arriba de un tornillo de ranura transversal que emplea una ranura que tiene alas con substancialmente paredes laterales verticales y modificadas según la presente invención;

la fig. 3 es una vista en sección de una ranura en la presente invención según se observa siguiendo la línea 3-3 de la fig. 2;

la fig. 4 es una ilustración isométrica fragmentada de una ranura que materializa la presente invención;

la fig. 5 es una vista en planta ampliada de una ranura y mecanismo de apriete nervado coincidentes de la presente invención según se observa en la sección siguiendo la línea 5-5 en la fig. 1;

la fig. 6 es una vista en planta ampliada similar a la de la fig. 5 en la cual la ranura es coincidente con un mecanismo de apriete sin nervadura convencional.

la fig. 7A es una ilustración esquemática de una pared lateral de ala de una ranura convencional sin nervadura convencional y la ubicación del centro de esfuerzo sobre la pared lateral;

la fig. 7B es una ilustración esquemática de una pared lateral de ala que materializa la presente invención y la ubicación del centro de esfuerzo sobre el apoyo del momento de torsión de la pared lateral;

la fig. 8 es una vista de frente de un mecanismo de apriete nervado de la presente invención;

la fig. 9 es una vista lateral de un mecanismo de apriete nervado de la presente invención;

la fig. 9A es una vista en sección del ala del mecanismo de apriete según se observa siguiendo la línea 9A-9A de la fig. 9;

la fig. 9B es una ilustración en sección ampliada tomada transversalmente a través de la región externa de una nervadura del mecanismo de apriete según se observa siguiendo la línea 9B-9B de la fig. 9;

la fig. 9C es una ilustración en sección transversal tomada a través de una nervadura del mecanismo de apriete en una ubicación más radialmente hacia dentro que la de la fig. 9B, y según se observa siguiendo la línea 9C-9C de la fig. 9;

la fig. 10 es una vista lateral de un troquel de máquina recalcadora configurado para formar la ranura de la presente invención en un tornillo de cabeza plano;

la fig. 11 es un vista de frente del troquel formador de la fig. 10; y

la fig. 12 es una vista en perspectiva del troquel formador mostrado en las figs. 10 y 11.

Descripción de las realizaciones ilustrativas

La fig. 1 muestra un tornillo 10 de cabeza ranurada, combinado y el mecanismo de apriete 12 con el mecanismo de apriete asentado completamente en la ranura en alineación axial con el tornillo. Al tiempo que la invención se ilustra como incorporada dentro de la configuración del mecanismo de apriete y ranura del tipo descrito en la Patente de U.S. 3.237.506 (Muenchinger) los principios de la invención se pueden emplear con otros tipos de configuraciones de tornillo de cabeza ranurada. Las figs. 2-4 ilustran la invención como incorporada dentro de la ranura de Muenchinger en un elemento de sujeción de cabeza plana. La ranura acoplable al mecanismo de apriete tiene una forma poligonal que puede ser definida generalmente como cruciforme en planta. La ranura incluye una porción 14 central y una diversidad de alas 16 que irradian hacia fuera desde la porción 14 central. Las alas 16 se separan una de la otra por paredes 18 intermedias inclinadas hacia dentro y hacia abajo. Las regiones del fondo de las alas 16 y las paredes 18 se fusionan en el fondo 20 de ranura generalmente cóncava. En la realización ilustrativa, cada una de las alas 16 se define por un par de paredes laterales 22, 22' triangulares y una pared 24 extrema que está inclinada hacia abajo y hacia adentro de la parte superior del cabezal del tornillo hasta la pared 20 del fondo de la ranura. En la descripción de la invención, el tornillo se considerará como diestro, en el cual la pared lateral 22 sirve como la pared de apriete cuando el tornillo está siendo instalado y en la cual la pared lateral 22' opuesta sirve como la pared de apriete cuando el tornillo está siendo extraído. en la siguiente descripción, la inclusión de una marca primaria con una referencia numérica está destinada a designar una estructura o elemento asociado con extracción del elemento de sujeción. A partir de la siguiente descripción, se debería entender, que para conveniencia, las referencias a componentes o elementos de una pared de apriete también se puede aplicar a una pared de apriete en sentido opuesto sean o no los números de referencia que se asocian con una marca primaria.

La ranura ilustrativa incorporada en tornillos comercialmente disponibles bajo el nombre de tornillos Pozidriv® se caracteriza por paredes 22, 22' de apriete substancialmente verticales, esto es, las paredes de apriete que descansan en un plano que se extiende substancialmente en paralelo al eje 26 central del tornillo. Las paredes 18 intermedias están formadas para definir las cavidades 19 que se extienden hacia abajo dentro de la ranura. La superficie 28 superior del cabezal del tornillo también se puede formar con una diversidad de depresiones 30 que se extienden radialmente las cuales se fusionan con los extremos superiores de las cavidades 19. Las paredes 18 intermedias en forma de cavidades y las depresiones 30 se forman durante el recalcado del elemento de sujeción y ayudan a desplazar y dirigir el flujo del metal para reducir el grado de desprendimiento de metal de modo que las paredes laterales 22, 22' resultantes se puedan conformar tan exactamente como sea posible a la vertical. Se hace referencia a la patente 3.237.506 de Muenchinger para una descripción adicional de la ranura, cuya descripción se incorpora aquí para referencia en su totalidad.

Según la invención, la configuración de una o ambas de las paredes laterales 22, 22' pueden estar provistas de una región 32, 32' rebajada que se extiende desde el borde 34, 34' superior de la pared lateral hacia abajo en dirección al fondo de la pared lateral 22, 22'. Las regiones 32, 32' rebajada se forman durante el proceso de recalcado, estando configurado el troquel de recalcado para formar las regiones 32, 32' rebajada según se describe con más detalle más abajo. Las regiones 32, 32' rebajada se forman de modo que la porción sin relieve de sus paredes laterales 22, 22' respectivas, define un apoyo del momento de torsión en la forma de una banda alargada relativamente elevada, indicada generalmente en 36, 36' que se extiende a lo largo del margen externo de su pared lateral asociada, esto es, donde se encuentra la pared lateral con la pared 24 extrema del ala 16. El apoyo 36, 36' del momento de torsión está destinado a ser acoplado por la mayoría de las regiones radialmente hacia fuera de las palas del mecanismo de apriete coincidente para garantizar que el momento de torsión de apriete se aplicará a las paredes de apriete de las ranuras en la ubicación más radialmente hacia fuera de las paredes de apriete de las ranuras. La región 32, 32' rebajada está diseñada y configurada de modo que la pala del mecanismo de apriete no se acoplará a las porciones de la pared lateral definidas por la región 32, 32' rebajada. Manteniendo el acoplamiento de las palas del mecanismo de apriete con las regiones más externas de las paredes laterales, se maximiza el momento de torsión aplicado del brazo de momento, reduciendo de ese modo la fuerza necesaria para desarrollar el nivel deseado del momento de torsión y, en consecuencia reduciendo el riesgo de deformación no deseada de la ranura.

La región 32, 32' rebajada también puede ser configurada para definir una nervadura 38 estabilizante extendiéndose en el sentido de la altura que se extiende a lo largo del margen interno de su pared de apriete asociada. La nervadura 38 estabilizante puede tener la misma altura que el apoyo del momento de torsión. La nervadura 38 estabilizante puede servir para guiar el mecanismo de apriete dentro de la ranura para mantener en alineación axial el mecanismo de apriete y el elemento de sujeción, promocionando de ese modo el asentamiento controlado y apropiado del mecanismo de apriete en la región. Las regiones rebajada también pueden servir para recoger restos, pintura, etc. que de otra manera pudieran interferir con el asentamiento apropiado completo del mecanismo de apriete en la ranura.

La invención se puede incorporar a los elementos de sujeción comercialmente disponibles existentes, por ejemplo sólo, los disponibles bajo los nombres comerciales Pozidriv®, Torq-Set®, Tri-Wing®, entre otros. Tales elementos de sujeción comercialmente disponibles se fabrican para adaptarse a las especificaciones y tolerancias definidas previamente en la norma en las que las dimensiones, ángulos y perfiles de los cabezales y ranuras se han normalizado. Las especificaciones y tolerancias predefinidas de la Norma para aquellos elementos de sujeción disponibles bajo el nombre comercial Pozidriv®, Torq-Set® y Tri-Wing® son conocidas para aquellos expertos en la técnica y están disponibles en Phillips Screw Company de Wakefield, Massachussets. Tales dimensiones y especificaciones definidas previamente son esenciales si los elementos de sujeción y mecanismos de apriete fabricados por diferentes fabricantes deben ser consistentes y compatibles uno a otro. La presente invención permite que una ranura sea modificada para obtener las ventajas de la invención sin afectar la compatibilidad de la ranura con mecanismos de apriete existentes al tiempo que también permite las ventajas adicionales que se pueden alcanzar con la ranura cuando se usa en conexión con un mecanismo de apriete mejorado, según se describe más abajo. Más particularmente, una ranura convencional (es decir, una ranura con especificación definida previamente que no incorpora la invención) se puede considerar como que define una envoltura que se adapta a las especificaciones definidas previamente asociadas con la ranura. La envoltura de la ranura es receptiva a una envoltura generalmente complementaria del mecanismo de apriete destinado a coincidir con la ranura. Según esta invención, las regiones rebajada sobre las paredes laterales están formadas para estar fuera de la envoltura de la ranura convencional de modo que ninguna porción del material del cabezal del tornillo que define la ranura modificada sobresale dentro de la envoltura. En consecuencia, una ranura obtenida según la invención es compatible con los mecanismos de apriete convencionales adaptados para el tamaño particular y tipo de ranura como también con los mecanismos de apriete mejorados de la invención.

La región 32 rebajada está definida por las superficies que incluyen una cara 40 rebajada, un cubo ascendente 42 externo y, si es incorporada una nervadura 38 estabilizante, un cubo ascendente 44 interno. Todas las superficies 40, 42, 44 están dispuestas para descansar a lo largo de planos que son substancialmente verticales o en un ángulo positivo a la vertical de modo que la región 32 ranurada se pueda formar como parte de la ranura por el segundo troquel de una máquina recalcadora de dos golpes. La configuración de la región 32 ranurada se puede variar según se desea mientras que no requiera la formación de rebajos que no pueden ser fabricados eficazmente con técnicas y troqueles de recalcado convencionales. De este modo, se puede modificar la forma de la región ranurada modificando la forma y orientación de cada una de las superficies 40, 42, 44 rebajada. Eso, a su vez, permite que se realicen modificaciones a la forma del apoyo 36 del momento de torsión y la nervadura 38 estabilizante. En la realización ilustrativa, se ilustra el apoyo 36 del momento de torsión siendo más ancho en su borde 46 superior que en su porción inferior, el apoyo definiendo de este modo un poco un trapezoide delgado. Se pueden variar la forma y orientación del cubo ascendente 42 externo para variar el ancho radialmente medido del apoyo 36 del momento de torsión a lo largo de la longitud del apoyo del momento de torsión. Las dimensiones y forma del apoyo 36 del momento de torsión resultantes pueden ser variadas para satisfacer las demandas de una aplicación particular o para facilitar los cambios en el material los cuales se forma el elemento de sujeción. A modo de ejemplo dimensional, se contempla que para la mayor parte de las configuraciones y tamaños de ranura la profundidad de la región 32 rebajada puede estar entre 0,203 a 0,051 cm para asegurar que el mecanismo de apriete no entrará en contacto con esa región de la pared lateral y transmitirá el momento de torsión a lo largo del apoyo del momento de torsión en el margen radialmente hacia fuera de la pared lateral. Sólo a modo de ejemplo, para un elemento de sujeción que tiene una ranura como la mostrada en la fig. 2, con especificaciones y configuración predeterminadas, y conformada de acero, el apoyo del momento de torsión, en el ejemplo ilustrativo, puede ser del orden de alrededor de 0,178 cm de ancho en su extremo inferior y alrededor de 0,048 cm en su parte superior. Se debería entender, sin embargo, que se pueden variar la configuración de las almohadillas del momento de torsión y la profundidad de las regiones 32 rebajada según se desee para facilitar diferentes aplicaciones o materiales del elemento de sujeción. Por ejemplo, la forma y dimensiones asociadas con los apoyos del momento de torsión y regiones rebajada pueden ser diferentes para un elemento de sujeción formado a partir de un material más suave que el acero, tal como aluminio o bronce. Adicionalmente, se debería observar que aunque la invención se ha descrito principalmente en el contexto de un elemento de sujeción formado en una máquina recalcadora de dos golpes, la invención también puede ser incorporada a elementos de sujeción poliméricos (por ejemplo, nylon) en los cuales se moldean el elemento de sujeción así como el cabezal y la ranura, por moldeo por inyección.

Las figs. 7A y 7B ilustran, esquemáticamente, la manera en la cual la presente invención da como resultado la transmisión de un nivel deseado del momento de torsión al tiempo que se aplica una fuerza a la pared lateral del ala que es menor que la fuerza que se pudiera esperar para ser aplicada en la ausencia de la invención. La fig. 7A ilustra la pared lateral de una ranura convencional según se compara con la fig. 7B que muestra una pared lateral de una ranura que materializa la presente invención. Cuando la ranura convencional (fig. 7A) se acopla según se ha previsto por su mecanismo de apriete, el contacto cara a cara substancialmente del mecanismo de apriete y la pared lateral de la ranura, se puede considerar que transmite una fuerza resultante a un punto, referido como el centro del esfuerzo (CE). El centro del esfuerzo CE se puede considerar como estando ubicado en el centro geométrico de la pared lateral. En una ranura que no incorpora la invención, el centro de esfuerzo CE puede ser considerado como que está ubicado en un radio R_{1} a partir del eje 26 central del tornillo. Según se muestra en la fig. 7B con la presente invención, el centro del esfuerzo CE está ubicado sobre el apoyo 36 del momento de torsión en un radio R_{2} a partir del eje central que es mayor que el radio R_{1} del ala de ranura idéntica que no tiene la región 32 rebajada. El brazo R_{2} de mayor momento que se logra con la presente invención permite la aplicación y transmisión de niveles idénticos del momento de torsión aunque con menos fuerza aplicada en el centro de esfuerzo. En consecuencia, se reduce el riesgo de la deformación plástica.

Una ventaja adicional de la invención es que el momento de torsión puede ser transmitido a los apoyos del momento de torsión incluso bajo elevadas cargas que se podría esperar que hagan que las palas del mecanismo de apriete se flexionen hasta una configuración algo curvada. En una ranura convencional, la deformación de la pala del mecanismo de apriete, incluso donde el mecanismo de apriete y la ranura están apropiadamente alineados, dan como resultado un cambio en la línea o región de acoplamiento de la pala con la pared lateral del ala que, a su vez, tiende a reducir la ubicación radial y momento del brazo del centro de esfuerzo CE. Con la presente invención, la profundidad de la región 32 rebajada es tal que la curvatura u otra deformación de carga elevada de la pala del mecanismo de apriete no puede significativamente, si lo hace, cambiar el centro de esfuerzo radialmente hacia dentro debido a que la pala del mecanismo de apriete permanece fuera del contacto con la región rebajada de la pared lateral.

Las nervaduras 38 estabilizantes se proporcionan principalmente para guiar la punta del mecanismo de apriete dentro de la ranura a lo largo de una posición alineada progresivamente de forma axial de manera que el mecanismo de apriete se asentará totalmente en la ranura y estará en alineamiento axial con el elemento de sujeción. En consecuencia, cuando se aplica el momento de torsión de apriete, el mecanismo de apriete estará en una posición completamente asentada, estable listo para aplicar completa y apropiadamente el momento de torsión a los apoyos del momento de torsión. Las nervaduras estabilizantes acoplan las regiones radialmente hacia dentro de las palas del mecanismo de apriete que colaboran con el mecanismo de apriete para evitar la inserción del mecanismo de apriete en una posición fuera del ángulo importante. Para insertar el mecanismo de apriete, el usuario debe alinear más exactamente el mecanismo de apriete con el eje del tornillo. Las nervaduras estabilizantes sirven para mantener la estabilidad de la conexión de la ranura al mecanismo de apriete durante el apriete así como durante la coincidencia.

Se debería entender que la configuración de la ranura se puede variar para proporcionar los apoyos del momento de torsión en todas las paredes laterales del ala o en algunas de todas las paredes laterales y en diversos diseños. De este modo, las almohadillas del momento de torsión en regiones rebajada correspondientes se pueden formar en sólo las paredes laterales adaptadas para transmitir el momento de torsión en las mismas posiciones giratorias, esto es, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Otras modificaciones pueden incluir la formación de los apoyos del momento de torsión sobre el mismo sentido de giro de las paredes laterales de alas opuestas con las alas intermedias (en una ranura transversal) que tiene apoyos del momento de torsión formados en las paredes laterales que tienen un sentido de giro opuesto.

En otro aspecto de la invención, un mecanismo de apriete mejorado se forma para incluir nervaduras según se muestran en las figs. 8 y 9. La envoltura del mecanismo de apriete nervado se adapta para coincidir con la envoltura de una ranura convencional del mismo tipo general aunque el mecanismo de apriete se puede usar con ventaja particular en conexión con el elemento de sujeción que tiene ranuras fabricadas según la invención. El mecanismo de apriete tiene un cuerpo con la extremidad 50 del mecanismo de apriete formada en el extremo del cuerpo. La extremidad 50 incluye, en la realización ilustrativa, cuatro palas 52 que irradian a partir de un núcleo 54 central. El núcleo 54 y las palas 52 están dispuestas para coincidir con la ranura ilustrada en la fig. 2. La región del núcleo 54 entre cada par de palas 52 contiguas puede estar provista de un reborde 56 alargado que se extiende hacia abajo en dirección al extremo del núcleo. Los rebordes 56 pueden acoplar las regiones inferiores de las cavidades en las paredes 18 intermedias de la ranura, según se describe más completamente en la patente de Muenchinger antes mencionada. La punta 58 del mecanismo de apriete puede estar conformada en una configuración cónica según se muestra, u otra configuración según se desee. Típicamente, la punta 58 del mecanismo de apriete y la pared 20 del fondo de la ranura no se conforman exactamente una con la otra para dejar alguna holgura entre la punta 58 del mecanismo de apriete y el fondo de la ranura. Tal holgura proporciona espacio para que se recojan los restos y excesos de pintura sin adversamente afectar la capacidad del mecanismo de apriete que se va a insertar completamente dentro de la ranura.

Las palas 52 están provistas de al menos una, y preferiblemente una diversidad de nervaduras 60 elevadas a partir de la cara 64 de la pala. Las nervaduras preferiblemente son triangulares en sección transversal teniendo un reborde 62 alargado adaptado para acoplar y hacer fuertes los apoyos 36 del momento de torsión de la ranura. Cada una de las nervaduras 60 tiene un área en sección transversal progresivamente decreciente y una altura en una dirección radialmente hacia dentro. En consecuencia, la altura de cada nervadura 60, según se mide a partir de la superficie 64 de la pala decrece progresivamente en una dirección radial hacia dentro. Cuando se observa en sección (fig. 9A) los rebordes 62 de las nervaduras 60 se pueden considerar como que definen la envoltura de las palas a partir de las cuales se puede observar que la envoltura de la pala se inclina radialmente hacia dentro a partir de su ancho máximo cerca de la pared 66 extrema de la pala. En la realización ilustrativa se contempla que el ángulo A definido por los rebordes 62, que también define la envoltura de la pala, puede ser del orden de alrededor de 1º a alrededor de 5º . Proporcionando las nervaduras de forma que su máxima altura está en o contigua a la pared 66 extrema, se garantiza que las nervaduras 60 se acoplarán totalmente a los apoyos 36 del momento de torsión de la ranura Adicionalmente, las nervaduras 60 se extienden a lo largo de una dirección que es esencialmente perpendicular a la pared 66 extrema y, en consecuencia, se acoplarán a la superficie del apoyo del momento de torsión alargado generalmente transversal a la dimensión en el sentido de la longitud del apoyo del momento de torsión, permitiendo que una diversidad de nervaduras 60 se acoplen al apoyo del momento de torsión. A diferencia del acoplamiento de nervadura descrito en la patente de Simmons antes mencionada, en la cual las nervaduras afiladas en el mecanismo de apriete se cruzan y se acoplan similarmente a las nervaduras afiladas, delgadas en las paredes laterales del elemento de sujeción, la presente invención permite que las nervaduras se acoplen al apoyo del momento de torsión sobre una diversidad de longitudes definidas correspondientes al ancho del apoyo del momento de torsión. Con la disposición de la nervadura transversal descrita en la patente de Simmons, el contacto entre el mecanismo de apriete y las nervaduras de la ranura ocurre sobre una región muy pequeña en forma de punto. Los esfuerzos pueden ser muy elevados dando como resultado deformación importante de las nervaduras del elemento de sujeción. Con la presente invención, aunque las nervaduras se acoplan y deforman la superficie del apoyo del momento de torsión suficientemente para retrasar el efecto de extracción de leva, la fuerza se puede espaciar sobre una diversidad de regiones de contacto a lo largo del apoyo del momento de torsión y se distribuye para ser substancialmente menos concentrada. Cada una de las regiones de transmisión del momento de torsión se extiende sobre una longitud, correspondiente al ancho del apoyo del momento de torsión. En consecuencia, el grado de deformación, aunque suficiente para evitar el efecto de extracción de leva del mecanismo de apriete no es suficiente para dañar de forma significativa cualquier parte de la ranura. Entre las ventajas de este aspecto de la invención es que el daño al baño metálico sobre la ranura se puede reducir al tiempo que se mantiene un nivel elevado de resistencia al efecto de extracción de leva.

La envoltura definida por las palas del mecanismo de apriete es más ancha cerca de la pared 66 extrema de las palas del mecanismo de apriete. La envoltura del mecanismo de apriete se ajusta dentro de la envoltura de una ranura convencional así como a un ranura de la presente invención. Cuando se usa con una ranura convencional, el perfil más ancho en las regiones externas de la pala promoverá el acoplamiento de la pala del mecanismo de apriete con las regiones radialmente hacia fuera de las paredes laterales para proporcionar un brazo del momento máximo para producir el momento de torsión eficaz. La altura y configuración espaciada de la diversidad de las nervaduras sirven para evitar que las nervaduras penetren excesivamente dentro del cabezal del tornillo para ocasionar deformación excesiva.

La punta del mecanismo de apriete se puede conformar usando técnicas convencionales en las cuales las palas 54 se pueden conformar usando un troquel matriz. Las palas 52 se pueden formar para tener un ancho ligeramente más pequeño que las palas de un mecanismo de apriete homólogo convencional. Las nervaduras 60 entonces se forman sobre las caras de la pala por un proceso de troquelado en el cual el material en las palas fluye para llenar la cavidad matriz de troquelado. Las matrices de troquelado están configuradas para proporcionar la configuración nervada resultante, más arriba descrita.

Se debería entender que el contacto de la pala con las nervaduras estabilizantes no es un factor importante cuando se aprieta el elemento de sujeción. Los mecanismos de apriete de forma típica giran ligeramente dentro de la ranura para ocupar la pequeña cantidad de holgura considerada en el diseño que es necesaria para la inserción y retirada del mecanismo de apriete. El desplazamiento máximo a lo largo de la pala para cualquier cantidad determinada de carga del momento de torsión en el mecanismo de apriete ocurrirá en el punto más lejano del centro de giro. Por lo tanto, las superficies de la pala cerca de los bordes externos giran en una fuerza de acoplamiento máximo contra las almohadillas del momento de torsión antes de que pueda ocurrir cualquier fuerza de acoplamiento importante en las nervaduras estabilizantes.

La invención también incluye la disposición de troqueles para máquina recalcadora adaptados para formar el cabezal del elemento de sujeción con la ranura. La ranura se puede formar con técnicas de recalcado convencionales en una máquina recalcadora de dos golpes. La figs. 10, 11, y 12 ilustran un troquel 70 configurado para formar una ranura transversal simplificada. El troquel incluye una porción 72 de cuerpo que tiene una cara 74 y una extremidad 76 integral que sobresale de la cara. La extremidad 76 es el complemento de la forma de la ranura y la cara del troquel es de forma complementaria a la prevista del cabezal del tornillo, mostrado aquí como una cabeza plana. La extremidad 76 incluye un núcleo 78 central y una diversidad de palas 80 que se extienden generalmente de forma radial y hacia fuera a partir del núcleo 78. Cada pala 80 tiene un par de paredes laterales 82, 82' y una pared 84 extrema, siendo inclinada la pared extrema hacia fuera a partir del extremo 86 externo del núcleo. Las paredes laterales de las palas del troquel están provistas de proyecciones 88 que definen un área en sección transversal y configuración substancialmente idéntica a la de las regiones 32 ranuradas que se van a formar sobre la pared lateral del ala de la ranura. Las proyecciones 88 pueden estar formadas sobre una o ambas superficies de cada pala, dependiendo de la configuración de la ranura deseada. Todas las superficies sobre el troquel tienen un ángulo de inclinación positivo sin ningún rebajo, permitiendo de ese modo que el troquel sea retirado del cabezal formado y la ranura sin dañar el elemento de sujeción.

A partir de lo anteriormente expuesto se apreciará que la invención proporciona un sistema de apriete del elemento de sujeción del cabezal ranurado por el cual el momento de torsión se puede aplicar al elemento de sujeción con un nivel reducido de deformación plástica de la ranura aunque con suficiente acoplamiento de la ranura para reducir el efecto de extracción de leva y proporcionar una transmisión estable del momento de torsión. Se pueden usar las ranuras con mecanismos comercialmente disponible y los mecanismos de apriete de la invención se pueden usar con ranuras comercialmente disponibles. Cuando los mecanismos de apriete y las ranuras de la presente invención se usan conjuntamente, la eficacia de la transmisión del momento de torsión se mejora al tiempo que también se retarda el efecto de extracción de leva.

Se debería entender que la descripción anteriormente expuesta de la invención está destinada simplemente a ser ilustrativa y que otras modificaciones, realizaciones y equivalentes pueden ser evidentes a aquellos expertos en la técnica.

Claims (18)

1. Un elemento de sujeción (10) roscado que tiene una ranura acoplable al mecanismo de apriete formada en un extremo del mismo, comprendiendo la ranura una porción (14) central; una diversidad de alas (16) que irradian hacia fuera a partir de la porción central, estando definida cada una de las alas por un par de paredes laterales (22, 22') y una pared extrema contigua a las paredes laterales, caracterizado porque al menos una de las paredes laterales tiene una región (32, 32') rebajada definida radialmente hacia adentro de su pared extrema asociada para definir un apoyo (36, 36') del momento de torsión relativamente elevado entre la pared extrema y la porción central de la ranura, siendo el apoyo del momento de torsión alargado y extendiéndose longitudinalmente a lo largo de la unión de la pared extrema y dicha al menos una pared lateral.

2. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que el apoyo del momento de torsión se extiende a lo largo del margen dispuesto radialmente hacia fuera de las paredes laterales.

3. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que el apoyo del momento de torsión se extiende hacia abajo desde la parte superior de la pared lateral.

4. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que el apoyo del momento de torsión se extiende hacia abajo al fondo de la pared lateral.

5. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que el apoyo del momento de torsión se extiende completamente de la parte superior de la pared lateral hasta el fondo de la pared lateral.

6. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que cada una de las alas incluye al menos un apoyo del momento de torsión.

7. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que una de las paredes laterales en cada ala tiene un apoyo del momento de torsión.

8. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, en el que cada pared lateral en la ranura tiene un apoyo del momento de torsión.

9. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1, que comprende además cada una de las paredes laterales una región rebajada que está formada para definir una nervadura (38) estabilizadora generalmente vertical a lo largo de una porción radialmente hacia adentro de la pared lateral, definiendo la nervadura estabilizadora el borde radialmente interno de la región rebajada.

10. Un elemento de sujeción (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la porción central, las paredes extremas y una porción de las paredes laterales definen una envoltura de ranura que tiene geometría y dimensiones que corresponden a una geometría y dimensiones predeterminadas, y dicha región (32, 32') rebajada está dispuesta hacia fuera de la envoltura de ranura a un grado tal que cuando un mecanismo de apriete substancialmente complementario a dicha envoltura de ranura está dispuesto dentro de la ranura y girado para aplicar una fuerza de apriete a las paredes laterales de las alas, una pala del mecanismo de apriete asociada con dicha al menos una pared lateral aplicará substancialmente toda su fuerza de apriete contra una superficie dispuesta radialmente hacia fuera de la porción rebajada.

11. Un elemento de sujeción (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho apoyo del momento de torsión (36, 36'), formado en al menos una pared de cada una de las alas, está ubicado y orientado para definir un centro de esfuerzo (CE) que está dispuesto radialmente hacia fuera del centro de esfuerzo que estaría definido por toda la pared lateral en la ausencia del apoyo del momento de torsión.

12. Un mecanismo de apriete (12) para acoplamiento con una ranura en el extremo de un elemento de sujeción (10) roscado que comprende una porción de cuerpo y una porción para acoplar a la ranura formada en un extremo de la porción del cuerpo, comprendiendo la porción para acoplar la ranura un núcleo (54) central y una diversidad de palas (52) que irradian desde el núcleo, teniendo cada pala al menos una pared (64) de apriete y una pared externa; al menos una nervadura (60) formada en al menos una pared de apriete de al menos una de las palas, caracterizado porque la al menos una nervadura es de área de sección transversal que disminuye en una dirección radialmente hacia dentro de forma que los extremos radialmente más externos de las nervaduras definen la porción más ancha de la pala del mecanismo de apriete.

13. Un mecanismo de apriete según la reivindicación 12, en el que dicha al menos una nervadura es generalmente triangular en sección transversal.

14. Un mecanismo de apriete (12) según la reivindicación 12 ó 13, en el que dicha al menos una nervadura (60) está orientada para extenderse substancialmente perpendicular a la pared externa de la pala.

15. Un elemento de sujeción según la reivindicación 1 y un mecanismo de apriete (12) nervado para usar con el mismo, comprendiendo el mecanismo de apriete una porción de cuerpo y una porción para acoplar la ranura formada en el extremo de la porción del cuerpo, comprendiendo la porción para acoplar la ranura un núcleo (54) central y una diversidad de palas (52) que irradian desde el núcleo, teniendo cada pala al menos una pared de apriete y una pared externa, al menos una nervadura (60) formada en al menos una pared de apriete de al menos una de las palas, en el que se define la región rebajada fuera de la envoltura definida por la ranura; el extremo radialmente más externo de la nervadura define la porción más ancha de la pala del mecanismo de apriete; la envoltura definida por la ranura es receptiva a la envoltura definida por el mecanismo de apriete nervado; y los extremos radialmente más externos de las nervaduras y los apoyos del momento de torsión son acoplables unos a otros para transmitir el momento de torsión del mecanismo de torsión hasta los apoyos del momento de torsión cuando el mecanismo de apriete y la ranura son coincidentes.

16. Un elemento de sujeción roscado ranurado y un mecanismo de apriete para el mismo, ambos según la reivindicación 15, que comprenden además la envoltura de ranura definida por las porciones de la ranura que no incluyen las regiones rebajadas correspondientes a las especificaciones predeterminadas definidas para la geometría y dimensiones de la ranura, siendo la envoltura de ranura receptiva a un mecanismo de apriete convencional que tiene especificaciones dimensionales y geométricas predefinidas que corresponden a las de la envoltura de ranura como también a dicho mecanismo de apriete ranurado; siendo el mecanismo de apriete ranurado receptivo en dicha ranura convencional como también en dicha ranura rebajada.

17. Un troquel (70) para formar un cabezal de un elemento de sujeción (10) roscado con cabeza ranurada que comprende un cuerpo (72) de troquel que tiene una cara (74) y una extremidad (76) integral que sale de la cara, siendo la extremidad el complemento de la forma de la ranura del elemento de sujeción y siendo la cara de forma complementaria a la del cabezal de tornillo previsto; incluyendo la extremidad un núcleo (78) central y una diversidad de palas (80) que se extienden radialmente y hacia fuera a partir del núcleo, teniendo cada una de las palas un par de paredes laterales (82, 82') y una pared (84) extrema, estando la pared extrema inclinada hacia arriba y hacia fuera desde la región externa del núcleo; las palas, en sus extremos superiores, se fusionan con la cara del troquel para definir una estructura integral, caracterizado porque al menos una de las paredes laterales de una de las palas está configurada para definir una región (88) elevada, que se extiende a partir de la cara extrema del troquel hacia abajo en dirección a la pared extrema de la pala, siendo definida la región elevada por al menos un cubo ascendente que se extiende a lo largo de la unión de las porciones elevadas y no elevadas de la pared lateral de la pala, teniendo cada una de las superficies elevadas y los cubos ascendentes un ángulo de inclinación positivo, en el que dicha región elevada forma una ranura correspondiente o región rebajada en dicho elemento de sujeción.

18. Un método para formar una ranura en el cabezal de un elemento de sujeción roscado, que comprende: impactar la cara de un troquel contra el extremo del elemento de sujeción, estando el extremo del troquel perfilado para definir al menos parte de la forma externa del cabezal del elemento de sujeción; durante dicho impacto, hacer que el metal en el extremo del cabezal del elemento de sujeción fluya para formar una ranura que tiene una porción central y una diversidad de alas que irradian desde la porción central, teniendo cada una de las alas un par de paredes laterales y una pared extrema, caracterizado porque, durante la formación de las alas, se hace que una porción del cabezal que define la pared lateral fluya para formar una región rebajada a lo largo de la pared lateral.