ES2274376T3 - Elemento de fijacion, arandela y medio de fijacion formado con estos. - Google Patents
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Abstract
Medio de fijación (10) que comprende un elemento de fijación (11, 111) y una arandela (20, 120), en donde el elemento de fijación (11, 111) presenta en un extremo una superficie de apoyo (14) para la arandela (20, 120) sujeta al elemento de fijación (11, 111) en forma giratoria e imperdible y un entrante socavado periférica (13, 113), y en donde la arandela (20, 120) presenta una superficie de contacto (21) que coopera con la superficie de apoyo (14) y en la que están formados al menos os lóbulos de retención (23, 123) que se extienden axialmente hacia dentro de la zona del entrante socavado (13, 113), caracterizado porque el espesor de los lóbulos de retención (23, 123) es menor que el espesor de la arandela (20, 120).
Description
Elemento de fijación, arandela y medio de
fijación formado con éstos.
La presente invención concierne a un medio de
fijación que comprende un elemento de fijación y una arandela,
presentando el elemento de fijación en un extremo una superficie de
apoyo (14) para la arandela sujeta al elemento de fijación en forma
giratoria e imperdible y un entrante socavado periférico, y
presentando la arandela una superficie de contacto que coopera con
la superficie de apoyo y en la que están formados al menos dos
lóbulos de retención que se extienden axialmente hacia dentro de la
zona del entrante socavado.
Una arandela de este género es conocida por el
documento EP 1 091 135 A2. Esta arandela presenta un cuerpo de
arandela con al menos dos garras de retención conformadas en el
mismo, las cuales se pueden doblar alrededor de una brida
periférica prevista en el elemento de fijación. Se sujeta así la
arandela al elemento de fijación de manera que no puede perderse.
El modelo de utilidad alemán DE 94 00 671 U1 describe una arandela
que, en lugar de garras de retención, presenta un alma anular que
se extiende alrededor del cuerpo de arandela.
En las formas de realización conocidas de
cuerpos de tuerca con brida periférica para sujetar la arandela es
limitada la extensión radial de dicha arandela. El diámetro exterior
de la arandela no puede ser sensiblemente mayor que el diámetro de
la brida periférica. En caso contrario, se tendrían que realizar
unas incisiones en la arandela para fabricar las garras de
retención, lo que, por un lado, es complicado en cuanto a la técnica
de producción y, por otro lado, conduce a inestabilidad de la
arandela. Además, es limitado también el espesor de la arandela. El
espesor de la arandela tiene que admitir aún el doblado de las
garras de retención o del alma anular alrededor de la brida.
Otra posibilidad es la conformación de un collar
de retención en el borde interior de la superficie de apoyo del
medio de fijación, que se rebordee hacia fuera y retenga así a un
talón de la arandela. Esta configuración se ha descrito, por
ejemplo, en el documento DE 101 36 829 C1. Sin embargo, en el caso
de una tuerca hexagonal se mantiene entonces tan solo una
superficie de apoyo mínima radialmente desplazada hacia fuera, es
decir, asimétrica, entre el cuerpo de la tuerca y la arandela. Esto
conduce a que sea desfavorable la transmisión de fuerza entre la
arandela y el cuerpo de la tuerca. Además, existe el riesgo de que
el borde rebordeado del collar de retención se agarrote en el talón
de la arandela. En el caso de una tuerca con brida, el collar de
retención puede obtenerse tan solo con un gran coste en
utillaje.
La patente británica GB 01315 (D1) muestra una
tuerca con una arandela. La tuerca está provista de un entrante
socavado dispuesto por fuera o por dentro en la zona de la rosca. En
la arandela están formados por fuera o en la zona del taladro de
paso unas garras o lóbulos que abrazan al entrante socavado
correspondiente o encajan en el mismo. Mediante esta construcción la
arandela está sujeta a la tuerca en forma suelta y giratoria.
La patente US 3 304 562 (D2) describe un
procedimiento para fabricar una tuerca que está unida con una
arandela de bloqueo. La arandela de bloqueo presenta unos dientes
triscados dirigidos radialmente hacia fuera, así como una brida de
retención dirigida radialmente hacia dentro. La tuerca está provista
de un rebajo de forma cilíndrica por el lado de la superficie de
apoyo 16.
Para unir la tuerca y la arandela se posiciona
esta arandela concéntricamente sobre el borde del rebajo cilíndrico
y se la expone entonces a una fuerza de comprensión tan grande que
se deforme el material en la zona del borde de tal manera que se
forme un saliente 48 a manera de labio que se aplique detrás de la
brida de retención 46 de la arandela 18.
Por tanto, el cometido de la presente invención
consiste en proporcionar un elemento de fijación, una arandela y un
medio de fijación formado por ambos, en los que ya no estén
limitadas la extensión radial y el espesor de la arandela.
La solución consiste en un medio de fijación con
las características de la reivindicación 1. Por tanto, se ha
previsto según la invención que el espesor de los lóbulos de
retención sea más pequeño que el espesor de la arandela.
Una ventaja esencial de la presente invención
consiste en que se puede prescindir tanto de la brida necesaria
hasta ahora en el elemento de fijación como del collar de retención
de la arandela propuesto en el estado de la técnica. Por tanto,
intervienen un coste de fabricación y un consumo de material
sensiblemente más reducidos. Además, el entrante socavado del
elemento de fijación se puede producir con mucho mayor facilidad
que, por ejemplo, el collar de retención de la arandela o la brida
de los elementos de fijación conocidos en el estado de la técnica.
Por tanto, la ejecución del elemento de fijación según la invención
no está ligada a un elevado coste en utillaje. Lo mismo se aplica
para los lóbulos de retención previstos según la invención en la
arandela, los cuales pueden troquelarse, por ejemplo, en una pieza
con la arandela y pueden doblarse seguidamente hacia arriba y hacia
fuera del plano de la arandela.
Asimismo, la superficie de apoyo entre el cuerpo
de la tuerca y la arandela es simétrica y más ancha que en el
estado de la técnica, lo que da como resultado una transmisión de
fuerza más favorable. En particular, se mejora la aplicación de
fuerza y se distribuye la fuerza de apriete de manera más
uniforme.
Además, el elemento de fijación según la
invención permite la obtención de variantes de cualquier clase con
elementos conformados adicionales, por ejemplo la instalación de
elementos de seguridad en el extremo del elemento de fijación que
queda alejado de la superficie de apoyo.
Asimismo, las dimensiones, tales como el espesor
y el diámetro exterior de la arandela según la invención, pueden
elegirse a voluntad y ya no están limitada por las dimensiones del
elemento de fijación. El espesor de la arandela puede variarse a
voluntad debido a que el dimensionamiento de los lóbulos de
retención previstos según la invención puede elegirse también
libremente, en contraposición al dimensionamiento de las garras de
retención conocidas en el estado de la técnica, y es independiente
del espesor de la arandela. El diámetro de la arandela puede
variarse también a voluntad, ya que los lóbulos de retención
previstos según la invención, a diferencia de las garras de
retención conocidas en el estado de la técnica, no tienen que estar
ya dispuestos en el perímetro exterior de la arandela.
Otra ventaja de la presente invención viene dada
por el hecho de que el elemento de fijación y la arandela pueden
mecanizarse ahora por separado, y especialmente pueden someterse por
separado a un revestimiento superficial. Se evita así que el medio
de fijación resultante del elemento de fijación y la arandela esté
expuesto a deterioros durante la mecanización. En particular, las
distintas piezas ya no pueden pegarse al aplicar un revestimiento
superficial, y el revestimiento no resulta dañado. Igualmente, son
posibles espesores de capa más uniformes.
El medio de fijación según la invención
constituido por un elemento de fijación y una arandela se
caracteriza porque la arandela está sujeta al elemento de fijación
en forma giratoria e imperdible. El medio de fijación puede
fabricarse de manera muy sencilla "engatillando" la arandela en
el medio de fijación sin un gran coste en maquinaria. Los lóbulos
de retención de la arandela se sujetan en el entrante socavado
previsto en el elemento de fijación y pueden al mismo tiempo girar
en el entrante socavado periférico.
La presente invención se caracteriza por una
ejecución constructiva especialmente sencilla que puede obtenerse
con un pequeño coste en maquinaria y que permite grandes
posibilidades de variación respecto de sus dimensiones.
Perfeccionamientos ventajosos se desprenden de
las reivindicaciones subordinadas.
Según una ejecución preferida de la presente
invención, el entrante socavado previsto en el elemento de fijación
está configurada en forma de trapecio en sección transversal. Esta
configuración geométricamente sencilla se puede obtener con un
pequeño coste. En este caso, los lóbulos de retención formados en la
arandela están dispuestos con inclinación radial hacia fuera,
preferiblemente bajo un ángulo agudo (\alpha). Unos lóbulos de
retención configurados de esta manera se pueden fabricar también con
sencillez y, al igual que ocurre con un pulsador, pueden hincarse a
presión o "engatillarse" en el entrante socavado de una manera
sencilla y cómoda. Los lóbulos de retención se mantienen sueltos en
el entrante socavado y, por tanto, pueden girar libremente dentro
del entrante socavado periférico.
Sin embargo, en otra forma de realización
conveniente el entrante socavado puede estar configurado también
como una ranura socavada periférica. Los lóbulos de retención
formados en la arandela están dispuestos entonces preferiblemente
en posición vertical y presentan cada uno de ellos en su extremo
libre un engrosamiento dirigido radialmente hacia fuera que,
después del hincado a presión de los lóbulos de retención en el
entrante socavado, encajan en la ranura periférica. En esta
ejecución los lóbulos de retención pueden girar también libremente
en la ranura periférica.
Para facilitar el hincado a presión o el
"engatillado" de los lóbulos de retención en el entrante
socavado puede estar previsto un bisel periférico entre el entrante
socavado y la superficie de apoyo del elemento de fijación según la
invención. Por el mismo motivo, los lóbulos de retención pueden
estar construidos con elasticidad de muelle en dirección radial y
pueden presentar también un bisel de ataque.
Preferiblemente, están previstos tres o cuatro
lóbulos de retención en la arandela para garantizar una retención
aún mejor. Los lóbulos de retención pueden estar dispuestos sobre
una línea circular a la misma distancia angular. El espesor de los
lóbulos de retención puede elegirse con independencia del espesor de
la arandela. En particular, los lóbulos de retención pueden ser más
delgados que la arandela, lo que simplifica especialmente una
configuración con elasticidad de muelle.
A esto se añade que la arandela según la
invención puede estar configurada en forma ligeramente abombada a
la manera de un platillo de muelle. El abombamiento está dirigido
entonces hacia la superficie de apoyo del elemento de fijación. La
ventaja consiste que la arandela, en cada fase del proceso de
fijación, es decir, durante el atornillamiento y afianzamiento del
elemento de fijación sobre un perno de atornillamiento, se mantiene
siempre sobre la superficie de la pieza de montaje aplicada y a
fijar con independencia de la magnitud de las fuerzas entonces
actuantes. Asimismo, en la fabricación de la arandela se puede
ajustar un ángulo recto (90º) entre los lóbulos de retención y
dicha arandela. Cuando se abomba ligeramente la arandela a la manera
de un platillo de muelle, los lóbulos de retención forman un ángulo
agudo con la vertical, pero conservan el ángulo recto con respecto
a la arandela. Esto conduce a una distribución de fuerza aún más
mejorada entre la arandela y el cuerpo de la tuerca.
Al comienzo del proceso de fijación se pueden
diferenciar dos radios de fricción de diferente magnitud. El primer
radio de fricción más pequeño se define por medio del diámetro de la
superficie de apoyo del elemento de fijación sobre la arandela. El
segundo radio de fricción más grande se define por medio del
diámetro de la superficie de fricción operativa de la arandela
sobre la pieza de montaje. Dado que el par de fricción eficaz es
proporcional al radio de fricción, el par de fricción entre la
arandela y la pieza de montaje es mayor que el par de fricción
entre el elemento de fijación y la arandela. Se sigue de esto que la
arandela se mantiene estacionaria ya al comienzo del proceso de
fijación y también en el curso ulterior del mismo y no gira con el
elemento de fijación. Este efecto viene reforzado por el hecho de
que la arandela está ligeramente abombada hacia dentro, con lo que
ésta descansa solamente con su borde exterior sobre la pieza de
montaje.
En lo que sigue, se describen con más detalle
ejemplos de realización de la presente invención haciendo referencia
a los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1, un alzado lateral parcialmente
seccionado de un primer ejemplo de realización de un medio de
fijación según la invención en representación esquemática y no a
escala fiel;
La figura 2, un alzado lateral parcialmente
seccionado de la arandela según la figura 1 en representación
esquemática y no a escala fiel;
La figura 3, la arandela de la figura 2 en una
vista en planta en representación esquemática y no a escala
fiel;
La figura 4, un alzado lateral parcialmente
seccionado de otro ejemplo de realización de un medio de fijación
según la invención en representación esquemática y no a escala
fiel;
La figura 5, un alzado lateral parcialmente
seccionado de la arandela según la figura 4 en representación
esquemática y no a escala fiel; y
La figura 6, la arandela de la figura 5 en una
vista en planta en representación esquemática y no a escala
fiel.
El medio de fijación 10 representado en la
figura 1 está constituido por un elemento de fijación 11, que está
configurado como un cuerpo de tuerca, y una arandela 20. El elemento
de fijación 11 presenta una rosca interior central 12. La rosca
interior 12 termina en un entrante socavado 13 que está configurado
aproximadamente en forma de trapecio en sección transversal. El
entrante socavado 13 está limitado por una superficie de apoyo 14
que está formada por la superficie frontal del elemento de fijación
11.
La superficie de apoyo 14 del elemento de
fijación 11 está en contacto con una superficie de contacto 21 que
forma el lado superior de la arandela 20 (véanse también las figuras
2 y 3). La arandela 20 presenta una abertura de paso 22 adaptada al
diámetro de la rosca interior 12 del elemento de fijación 11.
Asimismo, sobre la superficie de contacto 21 de la arandela 20
están formados unos - cuatro en el ejemplo de realizacion - lóbulos
de retención 23 que se extienden axialmente. Los lóbulos de
retención 23 están inclinados radialmente hacia fuera bajo un
ángulo agudo \alpha. El ángulo de la pared lateral 15 del entrante
socavado 13 del elemento de fijación 11 está adaptado al ángulo
\alpha. Los lóbulos de retención 23 son de construcción más
delgada en el ejemplo de realización que el espesor de la arandela
20. Esto produce un comportamiento con elasticidad de muelles de los
lóbulos de retención 23 en dirección radial.
La arandela 20 está configurada a manera de
muelle de platillo en el ejemplo de realización, a cuyo fin está
abombada aproximadamente en 5º. El abombamiento mira aquí en
dirección a la superficie de apoyo 14 del elemento de fijación 11.
De este modo, el lado inferior 24 de la arandela 20 descansa
primeramente tan solo por su borde exterior sobre la pieza de
montaje que se ha de fijar.
Para ensamblar un medio de fijación 10
constituido por un elemento de fijación 11 y una arandela 20 se
hincan o "engatillan" los lóbulos de retención 23 en el
entrante socavado 13 bajo presión axial. Una configuración con
elasticidad del muelle de los lóbulos de retención 23 facilita aquí
la superación del canto 16 entre la superficie de apoyo 14 y el
entrante socavado 13. Se puede conseguir una simplificación
adicional mediante la aplicación de un bisel periférico 17 al canto
16.
La arandela 20 hincada a presión en el entrante
socavado 13 del elemento de fijación 11 está sujeta en el mismo en
forma libremente giratoria e imperdi-
ble.
ble.
El medio de fijación 110 representado en la
figura 4 es semejante al medio de fijación 10 ya descrito. Por
tanto, las características iguales se identifican con símbolos de
referencia iguales.
El medio de fijación 110 está constituido
también por un elemento de fijación 111, que está configurado como
un cuerpo de tuerca, y una arandela 120. El elemento de fijación 111
presenta una rosca interior central 12. La rosca interior 12
termina ahora en una ranura periférica socavada 113. La ranura 113
está limitada por un apéndice vertical 118 que desemboca en la
superficie de apoyo 14 formada por la superficie frontal del
elemento de fijación 111.
La superficie de apoyo 14 del elemento de
fijación 111 está en contacto con una superficie de contacto 21 que
forma el lado superior de la arandela 120 (véanse también las
figuras 5 y 6). La arandela 120 presenta una abertura de paso 22
adaptada al diámetro de la rosca interior 12 del elemento de
fijación 111. Asimismo, sobre la superficie de contacto 21 de la
arandela 120 están formados unos - cuatro en el ejemplo de
realización - lóbulos de retención 123 que se extienden axialmente.
Los lóbulos de retención 123 se alzan verticales sobre la
superficie de contacto 21 de la arandela 120. En el ejemplo de
realización los lóbulos de retención 123 son también de
construcción más delgada que el espesor de la arandela 120, lo que
produce igualmente un comportamiento con elasticidad de muelle de
los lóbulos de retención 123 en dirección radial. En el extremo
libre de cada lóbulo de retención 123 está formado un engrosamiento
125 dirigido radialmente hacia fuera.
La arandela 120 está configurada también a
manera de muelle de platillo en este ejemplo de realización, para
lo cual está abombada en aproximadamente 2º a 5º. El abombamiento
mira aquí en dirección a la superficie de apoyo 14 del elemento de
fijación 111. De este modo, el lado inferior 24 de la arandela 120
descansa primeramente tan solo por su borde exterior sobre la pieza
de montaje que se ha de fijar.
Para ensamblar un medio de fijación 110
constituido por un elemento de fijación 111 y una arandela 120 se
hincan o "engatillan" los engrosamientos 125 de los lóbulos de
retención 123 en la ranura periférica 113 bajo presión axial. Una
configuración con elasticidad de muelle de los lóbulos de retención
123 facilita aquí la superación del canto 16 entre la superficie de
apoyo 14 y el apéndice 118. Se puede conseguir una simplificación
adicional mediante la aplicación de un bisel periférico 17 al canto
16.
La arandela 120 hincada a presión en la ranura
periférica 113 del elemento de fijación 111 está sujeta en la misma
en forma giratoria e imperdible.
Claims (10)
1. Medio de fijación (10) que comprende un
elemento de fijación (11, 111) y una arandela (20, 120), en donde el
elemento de fijación (11, 111) presenta en un extremo una superficie
de apoyo (14) para la arandela (20, 120) sujeta al elemento de
fijación (11, 111) en forma giratoria e imperdible y un entrante
socavado periférica (13, 113), y en donde la arandela (20, 120)
presenta una superficie de contacto (21) que coopera con la
superficie de apoyo (14) y en la que están formados al menos os
lóbulos de retención (23, 123) que se extienden axialmente hacia
dentro de la zona del entrante socavado (13, 113),
caracterizado porque el espesor de los lóbulos de retención
(23, 123) es menor que el espesor de la arandela (20, 120).
2. Elemento de fijación según la reivindicación
1, caracterizado porque el entrante socavado (13) está
configurado en forma de trapecio en sección transversal.
3. Elemento de fijación según la reivindicación
1, caracterizado porque el entrante socavado está configurado
en forma de una ranura socavada periférica (113).
4. Elemento de fijación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el
entrante socavado (13, 113) y la superficie de apoyo (14) está
previsto un bisel periférico (17).
5. Arandela según la reivindicación 1,
caracterizada porque los lóbulos de retención (23) están
dispuestos con inclinación radial hacia fuera bajo un ángulo agudo
(\alpha).
6. Arandela según la reivindicación 1,
caracterizada porque los lóbulos de retención (123) están
dispuestos en posición vertical y presentan cada uno de ellos en su
extremo libre un engrosamiento (125) dirigido radialmente hacia
fuera.
7. Arandela según una de las reivindicaciones 5
y 6, caracterizada porque los lóbulos de retención (23, 123)
están construidos con elasticidad de muelle en dirección radial.
8. Arandela según una de las reivindicaciones 5
a 7, caracterizada porque están previstos tres o cuatro
lóbulos de retención (23, 123).
9. Arandela según una de las reivindicaciones 5
a 8, caracterizada porque los cantos de los lóbulos de
retención (23, 123) que quedan vueltos hacia el entrante socavado
(13, 113) están provistos de sendos biseles de ataque (19).
10. Arandela según una de las reivindicaciones 5
a 9, caracterizada porque está ligeramente abombada con una
configuración a manera de muelle de platillo.
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