ES2263079T3 - Elemento de atornillado con un elemento tensor conformado. - Google Patents

Elemento de atornillado con un elemento tensor conformado.

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ES2263079T3 ES04002270T ES04002270T ES2263079T3 ES 2263079 T3 ES2263079 T3 ES 2263079T3 ES 04002270 T ES04002270 T ES 04002270T ES 04002270 T ES04002270 T ES 04002270T ES 2263079 T3 ES2263079 T3 ES 2263079T3
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Abstract

Elemento de atornillado con un ataque de herramienta (5, 6) y un elemento tensor (8) conformado de una pieza coaxialmente respecto al eje de atornillado (7), que define con su borde libre un plano de contacto de la pieza de trabajo perpendicular al eje de atornillado que presenta una distancia axial respecto al elemento de atornillado (1), en el que el elemento tensor (8) es un anillo concéntrico respecto al eje de atornillado (7) con una superficie de contacto (9) de la pieza de trabajo pasante, con forma anular, se aplica en la periferia del elemento de atornillado, es decir, de una cabeza del tornillo (4) o de una tuerca del tornillo, sobresale radialmente la periferia, y forma una superficie de contacto (9) de la pieza de trabajo concéntrica respecto al eje de atornillado (7), que se encuentra fuera de la periferia, caracterizado porque el anillo que conforma el elemento tensor (8) presenta varias acanaladuras (20) distribuidas uniformemente a lo largo de su contorno.

Description

Elemento de atornillado con un elemento tensor conformado.
La invención se refiere a un elemento de atornillado con un ataque de herramienta y un elemento tensor conformado de una pieza coaxialmente respecto al eje de atornillado, que define con su borde libre un plano de contacto de la pieza de trabajo perpendicular al eje de atornillado que presenta una distancia axial respecto al elemento de atornillado.
Un elemento tensor dispuesto entre un elemento de atornillado, que puede ser la cabeza de un tornillo o de una tuerca, y la pieza de trabajo que se ha de fijar, sirve para mantener de modo duradero la fuerza entre la pieza de trabajo y el elemento de atornillado, que es necesaria para asegurar la unión atornillada. La fuerza elástica evita que como consecuencia de variaciones en la longitud (extensión térmica del tornillo, contracción de las piezas de trabajo, etc.) se pierda la pretensión de la unión atornillada, o que influencias mecánicas, como oscilaciones y sacudidas, como consecuencia de una fuerza de rozamiento insuficiente, lleven a un desatornillado de la unión atornillada. En general, el elemento tensor es un componente separado que se introduce antes de que se haga pasar el tornillo a través de las piezas de trabajo que se han de unir en el vástago del tornillo, y se coloca por debajo de la cabeza de atornillado, o bien que se introduce después de hacer pasar el tornillo a través de las piezas de trabajo en la sección sobresaliente de la rosca del tornillo, y se coloca entre la tuerca y la pieza de trabajo contigua. De este modo se pueden emplear diferentes materiales con diferentes características, por un lado, para el elemento de atornillado, y por otro lado, para el elemento tensor.
Sin embargo, también se conoce fabricar el elemento de atornillado con el elemento tensor en una pieza, y de este modo garantizar que el elemento tensor no se pierde o no se olvida al fabricar la unión atornillada. En el caso de la tuerca descrita al comienzo, conocida del documento CH-PS 101.675, el elemento tensor está formado por una pieza añadida similar a un fuelle acodada varias veces en la superficie frontal de la tuerca que se sujeta dentro del contorno de la tuerca, y que obtiene su característica elástica por medio de la entrada radial conformada por los codos (retroceso). Esta conformación no sólo aumenta la longitud axial de construcción, sino que también requiere un coste de fabricación relativamente elevado. Adicionalmente, las variaciones de la característica de flexibilidad del elemento tensor sólo son posibles, si acaso, de un modo muy limitado. Lo mismo es válido para la disposición conocida del documento DE2601731A1.
Del documento EP0989311A se conoce un tornillo con un elemento tensor conformado en la cabeza del tornillo que evita una pérdida del elemento tensor, y sirve para obtener la pretensión de atornillado incluso en el caso de fenómenos de asiento. En esta forma de realización es desventajoso, sin embargo, que el elemento tensor conformado de esta manera presente una curva característica de elasticidad muy inclinada que, entre otras cosas, se refuerza debido a que el elemento tensor esté unido en su diámetro interior con la cabeza del tornillo, y de esta manera se vea reducido en su elasticidad. Una curva característica de elasticidad inclinada de esta manera, sin embargo, no está indicada para muchas aplicaciones, ya que primero despliega la acción elástica deseada con fuerzas de apretado de tornillo elevadas, y como consecuencia, en el caso de fuerzas de apretado de tornillo reducidas, por ejemplo, al fijar el tornillo en materiales blandos, no puede proveer la seguridad deseada contra un desatornillado.
Del documento US4.350.465 se conoce un tornillo con varias bridas que se extienden de modo radial que están giradas en el mismo sentido una respecto a la otra. Por medio de los huecos en forma de ranura entre las bridas se puede conseguir una curva característica de elasticidad plana. Sin embargo, esta configuración del tornillo presenta la desventaja de que los bordes de las bridas individuales pueden levantar virutas o partículas de la pieza de trabajo, lo cual es indeseado en muchas aplicaciones, especialmente electrónicas.
Este problema se resuelve por medio de un elemento de atornillado según la reivindicación 1.
El elemento tensor es un anillo concéntrico respecto al eje de atornillado con una superficie de contacto de la pieza de trabajo en forma anular pasante. Se produce entonces una característica de flexibilidad progresiva gracias al hecho de que al realizar la unión atornillada se originen no sólo fuerzas axiales, sino también fuerzas anulares tangenciales en el elemento tensor.
De este modo, la pieza añadida del elemento tensor apenas aumenta en el elemento de atornillado su longitud axial, en concreto sólo en el valor que es necesario para el recorrido elástico. Adicionalmente, se abre un gran número de posibilidades de configuración para el elemento tensor, por medio de las que se puede modificar su curva característica de elasticidad en un alcance considerable dependiendo de la finalidad de la aplicación y del tipo de la unión atornillada.
Finalmente, pero no por ello menos importante, en este caso no depende de la extensión radial de las secciones del elemento tensor que se encuentran entre los salientes cómo aumenta la fuerza dependiendo del recorrido elástico. En el caso de uniones atornilladas de piezas de trabajo relativamente sensibles, puede representar una ventaja considerable que el elemento tensor presente una curva característica de elasticidad relativamente plana, de manera que, sin fuerzas de apriete demasiado grandes al realizar la unión atornillada, variaciones relativamente grandes de la longitud, en concreto, a los lados de las piezas de trabajo unidas, lleven únicamente a una pérdida relativamente reducida de la fuerza de pretensión del atornillado.
Del documento DE 3.327.587 A1 se conoce, ciertamente, un elemento de atornillado (cabeza de tornillo o tuerca de tornillo), en el que el elemento tensor conformado sobresale radialmente del elemento de atornillado. En este caso, sin embargo, se trata de un anillo tensor convencional en forma espiral, que sólo está fijado por medio de una pequeña pieza de su contorno en el elemento de atornillado, y por lo demás, se encuentra separado de éste fuera de su contorno. Como consecuencia de ello, sólo tiene lugar una transmisión de fuerzas en el punto de fijación, y con ello, de modo excéntrico respecto a la unión atornillada. Igualmente el plano de contacto de la pieza de trabajo del elemento tensor, en el estado de montaje, no tiene ninguna distancia axial respecto al elemento de atornillado.
Finalmente, pero no por ello menos importante, como consecuencia de que el elemento tensor sobresale radialmente del elemento de atornillado, según otra variante de la invención, se le puede administrar al elemento tensor una dureza menor que al elemento de atornillado, por ejemplo por medio de un tratamiento térmico selectivo. También se pueden conseguir de un modo relativamente sencillo diferenciaciones de las características, por un lado, del elemento de atornillado, y por otro lado, del elemento tensor, a pesar del hecho de que constituyan una pieza, como consecuencia de la diferenciación espacial en la fabricación del elemento de atornillado.
En tanto que, en el caso del elemento de atornillado, se trate de un tornillo, éste puede estar conformado de forma roscada y, dado el caso, autotaladrante.
La configuración conforme a la invención del elemento tensor permite, adicionalmente, una unión atornillada de dos piezas de trabajo, de las cuales al menos una es una chapa de metal o un elemento de plástico, de tal manera que sólo el elemento tensor, y éste con una fuerza de pretensión predeterminada, esté en contacto con la pieza de trabajo contigua.
El dibujo ilustra ejemplos de realización de la invención. Se muestra:
Figura 1 en vista lateral parcialmente seccionada, un tornillo conforme a la invención con un engrane interior con la herramienta de trabajo en la cabeza;
Figura 2 una representación correspondiente a la Figura 1 de un tornillo fundamentalmente igual, si bien con un contacto exterior con la herramienta en la cabeza;
Figura 3 una vista en planta desde arriba de un tornillo de la Figura 1;
Figura 4 una vista en planta desde arriba de un tornillo de la Figura 2;
Figuras 5 a 9 vistas en planta desde arriba correspondientes a la figura 3 de un tornillo según la Figura 1 con elementos tensores modificados;
Figuras 10 y 11 representaciones según la Figura 1 de tornillos con elementos tensores modificados adicionalmente;
Figura 12 una vista del tornillo según la Figura 10 desde arriba;
Figura 13 una vista del tornillo según la Figura 11 desde arriba;
Figura 14 una representación correspondiente a la Figura 13 de un elemento tensor modificado;
Figura 15 una representación según la Figura 1 con un elemento tensor modificado similar a la Figura 13;
Figuras 16 y 17 vistas del elemento tensor según la Figura 15 desde abajo;
Figura 18 una representación correspondiente a la Figura 2 de un tornillo con un elemento tensor modificado; y
Figuras 19 a 22 vistas en planta desde arriba del tornillo de la Figura 18 con diferentes conformaciones de su elemento tensor.
Todos los tornillos 1 tienen un vástago 2 y una rosca 3, así como una cabeza 4. El ataque de herramienta necesario para la fabricación de la unión atornillada, en el caso de los tornillos según las Figuras 1, 10, 11 y 15, es un ataque interior 5, en el caso del tornillo según la Figura 2 (en el que la rosca 3 no está representada conformada), sin embargo, es un ataque exterior 6. Para la invención no tiene ningún significado la elección de un ataque interior o exterior. Adicionalmente, en el caso del elemento de atornillado también se puede tratar de una tuerca.
En todos los casos, con la cabeza 4 (o con una tuerca), está unido de una pieza un elemento tensor 8, y sobresale de ésta de modo radial tomando como referencia el eje 7. Además, la superficie de contacto 9 de la pieza de trabajo, que en los casos del tornillo 1 según las Figuras 1 a 4, tiene forma anular, tiene una cierta distancia respecto a la cabeza 4 en la dirección del eje 7. Por medio de la configuración de la superficie de contacto 9, se puede variar la curva característica de elasticidad del elemento tensor 8 y la presión superficial al apretar la unión atornillada dentro de unos límites relativamente amplios, dependiendo de la exigencia de la unión atornillada.
La superficie de contacto 9 de la pieza de trabajo del elemento tensor 8, como se ha dicho, tiene forma anular en las conformaciones del elemento tensor 8 representadas en las figuras 3 y 4, de manera que al apretar la unión atornillada, y con ello deformar elásticamente al elemento tensor 8 de modo paralelo al eje, como consecuencia del aumento del contorno provocado con ello, se produce una tensión circunferencial que refuerza la característica de flexibilidad en el elemento tensor 8. Esta tensión circunferencial es menor cuando, según las Figuras 5 a 9, el elemento tensor 8 está interrumpido por medio de incisiones 10 radiales, de manera que el elemento tensor 8 está compuesto de un gran número de salientes 11 radiales a modo de garras, cada uno de los cuales presenta sólo una sección de la superficie de contacto 9 de la herramienta. En el caso de las Figuras 5 a 7 se trata de incisiones 10 fundamentalmente en forma de "U", y en concreto de dos (Figura 5), tres (Figura 6) y cuatro (Figura 7) incisiones, de manera que se originan, de modo correspondiente, dos, tres o cuatro
salientes 11.
Los elementos tensores 8 según las Figuras 8 y 9 se diferencian del ejemplo de realización de la Figura 6 porque las incisiones 10 no son en forma de "U", sino que tienen un recorte en ángulo desde agudo hasta recto, gracias a lo cual se reduce de modo correspondiente la sección de la superficie de contacto de la herramienta de cada saliente 11.
Mientras que los elementos tensores 8 de las conformaciones representadas en las Figuras 3 a 9 tienen un círculo como forma básica, esto no es válido para las formas de realización de las Figuras 10 a 14. Por el contrario, allí se generan, por medio del punzonado (desbarbado) o bien control correspondiente de la conformación, en el caso de la forma de realización según las Figuras 10 y 12, elementos tensores 8 con salientes 11 redondeados en ángulo recto, así como, en el caso de las Figuras 11, 13 y 14, elementos tensores 8 con una forma básica redondeada triangular. Es obvio que la curva característica de elasticidad de los elementos tensores 8 según las Figuras 13 y 14, en comparación con la del elemento tensor 8 según la Figura 12, es igual, si bien menos inclinada, que la de los elementos tensores 8 según las Figuras 3 y 4 en comparación con la de los elementos tensores 8 de las Figuras 5 a 9.
En el caso del elemento tensor 8 según la Figura 13 se muestra que los estampados 12 en forma de diamante en el elemento tensor 8 en la región de la superficie de contacto 9 de la pieza de trabajo generan salientes 13 (Figura 11) que provocan un sellado en unión positiva del elemento tensor 8 en la pieza de trabajo contigua cuando se fabrica la unión
atornillada.
Otro perfilado de la superficie de apoyo (superficie de contacto 9 de la pieza de trabajo) del elemento tensor, que puede servir, así mismo, para el cardado de un revestimiento de color o de otro tipo de recubrimiento de la pieza de trabajo, que pueda servir para el contacto eléctrico (por ejemplo puesta a tierra) o el bloqueo del atornillado contra el desprendimiento, se muestra en las Figuras 15 a 17. Para la rosca derecha representada en la Figura 15, el dentado 14 es un dentado de bloqueo (Figura 16), y el dentado 14a en la figura 17 es un dentado de fricción.
El elemento tensor 8 del tornillo 1 según la Figura 18 se corresponde fundamentalmente con el del tornillo representado en la Figura 2. Tiene la misma superficie de contacto 9 de la pieza de trabajo en forma anular, si bien la región anular del elemento tensor 8, que se encuentra entre él y la cabeza 4 del tornillo, está quebrada, por medio de lo cual se modifica su curva característica de elasticidad. Las acanaladuras 20 distribuidas uniformemente a lo largo del contorno de la región anular pueden estar configuradas de modo diferente, en particular de modo redondeado (figuras 19 y 20) o angular, y pueden estar fabricadas, por ejemplo, por medio de punzonado (antes de un tratamiento térmico de
cierre).

Claims (6)

1. Elemento de atornillado con un ataque de herramienta (5, 6) y un elemento tensor (8) conformado de una pieza coaxialmente respecto al eje de atornillado (7), que define con su borde libre un plano de contacto de la pieza de trabajo perpendicular al eje de atornillado que presenta una distancia axial respecto al elemento de atornillado (1), en el que el elemento tensor (8) es un anillo concéntrico respecto al eje de atornillado (7) con una superficie de contacto (9) de la pieza de trabajo pasante, con forma anular, se aplica en la periferia del elemento de atornillado, es decir, de una cabeza del tornillo (4) o de una tuerca del tornillo, sobresale radialmente la periferia, y forma una superficie de contacto (9) de la pieza de trabajo concéntrica respecto al eje de atornillado (7), que se encuentra fuera de la periferia, caracterizado porque el anillo que conforma el elemento tensor (8) presenta varias acanaladuras (20) distribuidas uniformemente a lo largo de su contorno.
2. Elemento de atornillado según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento tensor (8) presenta una curva característica de elasticidad relativamente plana.
3. Elemento de atornillado según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento tensor (8) presenta una dureza menor que el elemento de atornillado (1).
4. Elemento de atornillado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento tensor (8) presenta en la región de la superficie de contacto (9) de la pieza de trabajo salientes (13, 14, 14a).
5. Tornillo (1) con una cabeza (4) en forma del elemento de atornillado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está conformado de forma roscada y dado el caso, autotaladrante.
6. Unión atornillada de dos piezas de trabajo, de las cuales al menos una es una chapa de metal o un elemento plástico, con un elemento de atornillado según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque sólo el elemento tensor (8) y éste con una fuerza de pretensión predeterminada está en contacto con la pieza de trabajo contigua.
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