ES2972945T3

ES2972945T3 - Elemento de accionamiento

Info

Publication number: ES2972945T3
Application number: ES21727369T
Authority: ES
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2024-06-17
Anticipated expiration: 2041-04-16
Also published as: DE102020110450A1; JP2023522051A; HUE065837T2; DE102020110450B4; NZ793433A; AU2021257637B2; CA3177236C; CA3177236A1; KR20220155335A; MX2022012839A; KR102770573B1; PH12022552735A1; JP7653450B2; EP4107400A1; FI4107400T3; AU2021257637A1; PT4107400T; WO2021209624A1; CN115413310A; ZA202211681B

Abstract

La presente invención se refiere a un elemento de accionamiento (8) que tiene un perfil de accionamiento interno (9) que define un eje de perfil (PI) y tiene, en su lado interior, una pluralidad de caras de accionamiento (6) cóncavas dispuestas de forma distribuida regularmente alrededor del eje del perfil (PI), entre las cuales están previstas caras de transición (7a) planas o curvadas de forma convexa, o que tiene un perfil conductor externo (9) que define un eje del perfil (PA) y tiene, en su lado exterior, un una pluralidad de superficies de accionamiento (10) cóncavas dispuestas de forma regular distribuidas alrededor del eje del perfil (PA), entre las cuales están previstas superficies de transición (7a) planas o curvadas de forma convexa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de accionamiento

La presente invención se refiere a un elemento de accionamiento que (especialmente en un extremo de un vástago) presenta un perfil de arrastre interior que define un eje de perfil y que en su lado interior presenta varias superficies de accionamiento cóncavas, es decir, curvadas hacia dentro con respecto al eje de perfil, distribuidas uniformemente alrededor del eje de perfil, entre las cuales están previstas superficies de transición planas o curvadas convexamente, o que presenta un perfil de arrastre exterior que define un eje de perfil y que en su lado exterior presenta varias superficies de accionamiento cóncavas, es decir, curvadas hacia dentro con respecto al eje de perfil, distribuidas uniformemente alrededor del eje de perfil, entre las cuales están previstas superficies de transición planas o curvadas convexamente,

estando en la sección transversal los puntos de transición o las transiciones entre las superficies de accionamiento y las superficies de transición situados en un círculo interior común con el diámetro interior Di, y

estando situadas las superficies de accionamiento en círculos exteriores con el diámetro Da distribuidos uniformemente alrededor del eje de perfil y configurados simétricamente con respecto a su plano central longitudinal que incluye el eje del perfil.

La invención se refiere además a un procedimiento para la unión resistente a la torsión de dos componentes, especialmente un tornillo y una herramienta rotativa, configurándose uno de los componentes como un elemento de accionamiento con un perfil de arrastre exterior y configurándose el otro componente como un elemento de accionamiento con un perfil de arrastre interior, siendo posible ensamblar axialmente los perfiles de arrastre de los dos componentes, a fin de crear una unión resistente a la torsión entre los dos componentes.

Por el estado de la técnica se conocen tornillos y herramientas rotativas en diferentes configuraciones. En este caso, los tornillos comprenden un vástago de tornillo con una rosca exterior, en cuya zona final superior se prevé un perfil de arrastre, configurado generalmente en una cabeza de tornillo, para el acoplamiento a una herramienta rotativa. Las herramientas rotativas se configuran, por ejemplo, en forma de llaves poligonales o llaves de boca o comprenden brocas intercambiables que se unen a un accionamiento a través de un soporte de broca, por ejemplo, en forma de un mango o de un destornillador inalámbrico. Para un uso intercambiable, el soporte de broca puede, alternativamente, unirse mediante un adaptador a un mango de destornillador o a un mango acodado, a una carraca, a una llave dinamométrica, a un destornillador inalámbrico o a un destornillador de chicharra.

El tornillo y la herramienta rotativa están dotados de perfiles de arrastre configurados de forma complementaria entre sí para la transmisión de un par de giro de la herramienta rotativa al tornillo. Con esta finalidad, uno de los dos componentes presenta en uno de sus extremos libres un perfil de arrastre exterior con superficies de accionamiento exteriores y el otro componente presenta en su único extremo libre un perfil de arrastre interior con superficies de accionamiento interiores que es complementario al perfil de arrastre exterior. Los perfiles de arrastre se configuran, por ejemplo, en forma de un hexágono interior, de un hexágono exterior, de un perfil Torx, así como de un perfil ranurado en cruz o perfil ranurado. Una vez acoplado el perfil de arrastre interior al perfil de arrastre exterior, los perfiles de arrastre se ajustan unos a otros con holgura. Esto da lugar a que los perfiles de arrastre pueden separarse de forma no deseada unos de otros, no siendo además posible alinear axialmente los perfiles de arrastre entre sí de forma adecuada. Para simplificar el manejo al atornillar y desatornillar el tornillo con la herramienta rotativa, existen herramientas rotativas equipadas con un imán o herramientas rotativas ferromagnéticas que pueden imantarse con un imán. Sin embargo, esta opción conlleva un esfuerzo adicional. Además, mediante el uso de una herramienta rotativa magnética tampoco es posible conseguir una alineación coaxial de los perfiles de arrastre. No obstante, para poder integrar uniones atornilladas en procesos de fabricación automáticos se requiere una alineación coaxial como ésta.

Para resolver este problema, se conoce por el documento DE 10 2005 011 734 A1 la posibilidad de configurar la superficie de accionamiento de una herramienta rotativa para atornillar y desatornillar los así llamados tornillos Torx en un ángulo agudo con respecto al eje de perfil, de manera que al ensamblarse axialmente los perfiles de arrastre de la herramienta rotativa y del tornillo se cree un ajuste a presión, no siendo necesario, por consiguiente, ningún elemento de sujeción adicional para atornillar el tornillo en una rosca. De un modo similar, por los documentos WO 2013/062895 A1 y US 2010/0269644 A1 se conoce la posibilidad de configurar las superficies de accionamiento del tornillo y de la herramienta rotativa en ángulo para crear un ajuste a presión entre los componentes.

Un problema que se produce repetidamente al atornillar y aflojar tornillos es que los perfiles de arrastre se deterioran especialmente en la zona de los cantos si los pares de giro necesarios para atornillar/aflojar el tornillo son demasiado elevados.

Para resolver este problema, el documento WO 2019/238250 A1 propone un sistema de accionamiento con un tornillo y con una herramienta rotativa, cuyos perfiles de arrastre se configuran con un desarrollo cónico. Además, el perfil de arrastre exterior posee superficies de accionamiento cóncavas, es decir, curvadas hacia el interior con respecto al eje de perfil, en forma de segmento de arco circular, y el perfil de arrastre interior presenta superficies de accionamiento complementarias. Aquí, la disposición es tal que, en el estado montado, las superficies de accionamiento de los dos componentes, visto en la dirección perimetral, entran en contacto/encajan superficialmente a ambos lados del vértice de la curvatura cóncava.

Además de una unión en arrastre de forma y resistente a la torsión, esta configuración también crea una unión en arrastre de fuerza o de apriete entre el tornillo y la herramienta rotativa, a través de la cual los componentes se unen axialmente el uno al otro y se alinean coaxialmente entre sí. Además, la transmisión de la fuerza o del par de giro se lleva a cabo exclusivamente a través del contacto superficial que tiene lugar a ambos lados del vértice de las superficies de accionamiento curvadas de forma de arco circular, mientras que no hay ningún contacto en las zonas de transición/superficies de transición entre las superficies de accionamiento. De este modo, pueden evitarse por completo los daños en las zonas de canto o marginales de las superficies de accionamiento.

La tarea de la invención consiste en optimizar aún más el sistema de accionamiento conocido hasta ahora y, especialmente, permitir una transmisión de par de giro elevada, así como una frecuencia de alteración de carga elevada.

Esta tarea se resuelve en un elemento de accionamiento del tipo citado al principio gracias a que el diámetro exterior Da, así como la distancia entre centros L entre los centros del círculo interior y de los círculos exteriores se seleccionan en dependencia del diámetro interior Di, de manera que la fuerza normal, que actúa en los puntos de transición entre respectivamente una superficie de accionamiento y la superficie de transición adyacente cuando se transmite al perfil de arrastre un par de giro MD alrededor del eje de perfil, se aplique tangencialmente a la superficie de accionamiento respectivamente adyacente a la superficie de accionamiento o se desarrolle dentro de ésta, es decir, se dirija hacia la zona central del perfil de arrastre que se encuentra entre la superficie de accionamiento adyacente y el eje de perfil.

Por consiguiente, en un procedimiento para la unión resistente a la torsión de dos componentes, especialmente un tornillo y una herramienta rotativa del tipo citado al principio, la tarea se resuelve gracias a que los componentes se configuran como elementos de accionamiento según la invención y a que los perfiles de arrastre de los elementos de accionamiento se seleccionan complementarios entre sí, de manera que las superficies de accionamiento de los componentes entren en contacto superficialmente unas con otras al ensamblarse los perfiles de arrastre axialmente, creándose así entre los componentes una unión en arrastre de fuerza y/o de apriete a través de la cual los componentes se unen axialmente entre sí.

Se ha comprobado que pueden obtenerse resultados óptimos en lo que respecta a la frecuencia de alteraciones de carga alcanzable y pares de giro transmisibles si las fuerzas normales generadas en una transmisión del par de giro en las superficies de accionamiento se dirigen hacia el núcleo del perfil de arrastre y, de este modo, las zonas situadas entre las superficies de accionamiento curvadas cóncavamente no se cargan como consecuencia de las fuerzas normales o apenas se cargan como consecuencia de las fuerzas de flexión y/o cizallamiento. Esto se consigue gracias a una adaptación según la invención entre el diámetro exterior Da, el diámetro interior Di y la distancia entre centros L. En este caso, por fuerza normal se entiende la parte de una fuerza de palanca transmitida al perfil de arrastre para generar el par de giro y que se desarrolla perpendicularmente a la respectiva superficie de accionamiento en forma de segmento circular y, por consiguiente, a través de su centro de círculo.

Según una forma de realización de la invención se prevé que la distancia entre centros L se calcule de acuerdo con la ecuación L = F(L, Di) Di, siendo F(L, Di) = 0,494 e (0,605K). Aquí, la relación de funcionamiento K = Da/Di debería ser del orden de entre 0,3 y 2,0.

Según una configuración de la invención se prevén la disposición de un perfil de arrastre interior y la inclinación de las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior con respecto al eje de perfil, aproximándose las mismas al eje de perfil a partir de una abertura de inserción del perfil de arrastre interior hacia un extremo posterior del perfil de arrastre interior. Una configuración preferida de esta forma de realización se caracteriza por que las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior están inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación al que es de al menos 1°, especialmente de al menos 1,5°, y/o por que las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior están inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación al de como máximo 5°, especialmente de como máximo 3,5° y preferiblemente de como máximo 3°, siendo el ángulo de inclinación al preferiblemente de 2° ± 0,2° o de 3° ± 0,2°.

En otra configuración de esta forma de realización se puede prever que las superficies de transición estén inclinadas con respecto al eje de perfil y que, partiendo de una abertura de inserción del perfil de arrastre interior, las mismas se aproximen al eje de perfil hacia el extremo posterior del perfil de arrastre interior. Una configuración de esta forma de realización se caracteriza por que las superficies de transición están inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación pl que es de al menos 1 °, especialmente de al menos 1,5° y/o por que las superficies de transición del perfil de arrastre interior están inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación pl de como máximo 5°, especialmente de como máximo 3,5° y preferiblemente de como máximo 3°, siendo el ángulo de inclinación pl preferiblemente de 2° ± 0,2° o de 3° ± 0,2°. Con preferencia, el ángulo de inclinación al de las superficies de accionamiento con respecto al eje de perfil es exactamente tan grande como el ángulo de inclinación pi de las superficies de transición con respecto al eje de perfil.

Con otras palabras, los perfiles de arrastre interiores se configuran con un desarrollo cónico a partir de su abertura de inserción.

Del mismo modo, las superficies de accionamiento de un perfil de arrastre exterior de un elemento de accionamiento según la invención pueden inclinarse con respecto al eje de perfil, aproximándose éstas al eje de perfil hacia un extremo de inserción del perfil de arrastre exterior. En este caso resulta conveniente prever que las superficies de accionamiento estén inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación aA de al menos 0,5°, especialmente de al menos 1° y/o de como máximo 1,5°, siendo el ángulo de inclinación aA preferiblemente de 1,15° ± 0,2°.

En este caso, las superficies de transición pueden desarrollarse paralelamente al eje de perfil. Sin embargo, según una forma de realización de la invención se prevé que las superficies de transición estén inclinadas con respecto al eje de perfil en un ángulo de inclinación p a que sea mayor que 0° y menor que 0,7° y preferiblemente de 0,4° ± 0,05°.

En otra configuración de esta forma de realización se prevé que el ángulo de inclinación pa de las superficies de transición con respecto al eje de perfil sea menor que el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento con respecto al eje de perfil, siendo la relación entre el ángulo de inclinación aA y el ángulo de inclinación pA > 2, especialmente > 2,5 y preferiblemente 2,8 ± 0,2.

Según una forma de realización preferida de la invención, el diámetro exterior Da es constante a lo largo de la longitud axial del perfil de arrastre. Aquí debe tenerse en cuenta que las superficies de accionamiento pueden fabricarse de forma diferente en caso de un perfil de arrastre de desarrollo cónico. Por una parte, se puede utilizar una fresa cilíndrica que se ajusta conforme al ángulo de conicidad deseado. En este caso, las superficies de contacto poseen una forma circular pura en un plano que se desarrolla perpendicularmente al ángulo de flanco respectivo del perfil de arrastre cónico, mientras que la forma circular pura está ligeramente deformada elípticamente en un plano de sección perpendicular al eje de perfil. En otros procedimientos de fabricación pueden producirse deformaciones similares. Las desviaciones como éstas deben considerarse tolerancias de fabricación.

Del mismo modo, el diámetro interior Di puede ser constante a lo largo de la longitud axial del perfil de arrastre o, adaptándose a una inclinación de las superficies de transición, aumentar continuamente en caso de un perfil de arrastre interior en la dirección de su abertura de inserción y, en caso de un perfil de arrastre exterior, aumentar a partir de su extremo de inserción. En este último caso, las condiciones reivindicadas y, por lo tanto, el desarrollo reivindicado de las fuerzas normales, deben estar presentes en el extremo estrecho del perfil de arrastre exterior, preferiblemente a lo largo de toda su longitud efectiva.

Como es habitual en las cabezas de tornillo, el perfil de arrastre presenta preferiblemente cinco o seis superficies de accionamiento. No obstante, es posible un número diferente.

Preferiblemente, el elemento de accionamiento es un tornillo y el perfil de arrastre se configura en la cabeza del tornillo. El elemento de accionamiento también puede ser una broca de tornillo.

Según una forma de realización preferida del procedimiento según la invención se prevé que los perfiles de arrastre de los dos componentes presenten superficies de accionamiento inclinadas con respecto al eje de perfil y que los perfiles de arrastre de los componentes se seleccionen para que sean complementarios entre sí, de manera que las superficies de accionamiento de los componentes entren en contacto superficialmente unas con otras cuando los perfiles de arrastre se ensamblan axialmente, formándose entre los componentes una unión en arrastre de fuerza y/o de apriete, a través de la cual los componentes se unen axialmente entre sí.

En el procedimiento según la invención, los pares de componentes a unir de forma resistente a la torsión se asignan unos a otros a modo de kit, encajando los componentes entre sí y configurándose los mismos de forma correspondiente. En una configuración de la invención, los dos componentes se seleccionan de manera que los perfiles de arrastre de los dos componentes presenten superficies de accionamiento inclinadas en relación con su eje de perfil respectivo. En este caso se prevé preferiblemente que el ángulo de inclinación ai, en el que las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior se inclinan con respecto al eje de perfil, sea mayor que el ángulo de inclinación aA en el que las superficies de accionamiento del perfil de arrastre exterior se inclinan con respecto al eje de perfil. Aquí se puede prever que el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior sea de 3° ± 0,2° y que el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento del perfil de arrastre exterior sea de 1,15° ± 0,15° con respecto al eje de perfil o que el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento del perfil de arrastre interior sea de 2° ± 0,2° con respecto al eje de perfil y que el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento del perfil de arrastre exterior sea de 1,15° ± 0,15° con respecto al eje de perfil. Mediante esta configuración se consigue que los perfiles de arrastre encajen en sus extremos estrechos, dejando, sin embargo, una pequeña hendidura hacia los extremos más gruesos. Se ha comprobado que así se puede garantizar una unión segura incluso en caso de una aplicación de cargas de fuerza transversalmente a los ejes de perfil.

De un modo similar puede preverse que las superficies de transición de los perfiles de arrastre de los dos componentes estén inclinadas con respecto al eje de perfil correspondiente, siendo el ángulo de inclinación pi de las superficies de transición del perfil de arrastre interior con respecto al eje de perfil > 5, especialmente > 6 y con preferencia > 7,5 en relación con el ángulo de inclinación en el que las superficies de transición del perfil de arrastre exterior están inclinadas con respecto al eje de perfil.

Según otra configuración del procedimiento según la invención puede preverse utilizar elementos de accionamiento en los que el diámetro exterior del perfil de arrastre interior es menor, especialmente en un 1,5 - 3% y preferiblemente en un 2%, que el diámetro exterior del perfil de arrastre exterior.

Se ha demostrado que mediante la pequeña diferencia inferior en el perfil de arrastre exterior se pueden compensar durante la fabricación de las superficies de accionamiento los signos de desgaste en las placas de corte.

En otra configuración de esta forma de realización se puede prever que las superficies de accionamiento de los dos componentes entren en contacto superficialmente entre sí en al menos un 25%, especialmente en al menos un 40% y preferiblemente en al menos un 60% de su extensión en la dirección perimetral.

Preferiblemente, los dos componentes entran en contacto en cada superficie de contacto respectivamente a ambos lados del plano central longitudinal de los mismos. Los perfiles de arrastre también pueden configurarse de manera que no entren en contacto en la zona de las superficies de transición.

A la vista del dibujo adjunto se indican otras características y ventajas de la presente invención. En el dibujo se muestra en la:

Figura 1 una vista en perspectiva de un tornillo con un perfil de arrastre interior,

Figura 2 una vista en perspectiva de un elemento de accionamiento configurado como broca de tornillo con un perfil de arrastre exterior según la invención que corresponde al perfil de arrastre del tornillo según la figura 1, Figura 3 esquemáticamente, un acoplamiento entre una broca de tornillo y un tornillo en una representación en sección que muestra el ángulo de inclinación a de las superficies de accionamiento,

Figura 4 el detalle X de la figura 3 en una representación ampliada,

Figura 5 esquemáticamente, el acoplamiento en otra representación en sección que muestra el ángulo de inclinación p de la superficie de transición,

Figura 6 el detalle X de la figura 5 en una representación ampliada,

Figura 7 una representación de la geometría, así como las curvas de fuerza en un perfil de arrastre exterior de un elemento de accionamiento según la invención,

Figura 8 un ejemplo de un perfil de arrastre exterior según la invención con dimensiones.

En la figura 1 se representa a modo de ejemplo un elemento de accionamiento en forma de un tornillo 1. El tornillo 1 comprende un vástago 2 con una rosca exterior 3 y define un eje longitudinal del tornillo 1. En el extremo superior del vástago 2 se prevé una cabeza de tornillo 4 que en su lado interior presenta un perfil de arrastre interior 5 con superficies de accionamiento interiores 6 que está abierto hacia el lado superior de la cabeza de tornillo 4 y que define un eje de perfil Psituado coaxialmente con respecto al eje longitudinal del tornillo 1. En este caso, el lado superior abierto forma una abertura de inserción 5a del perfil de arrastre interior 5 para una broca de tornillo.

En la sección transversal o en la vista en planta, el perfil de arrastre interior 5 posee la forma básica de un hexágono regular, cuyas superficies laterales forman las superficies de accionamiento 6 que están inclinadas en un ángulo de inclinación ai de 2° con respecto al eje de perfil Pa o al eje longitudinal del tornillo 1, de manera que éstas se aproximen al eje de perfil Pa desde la abertura de inserción 5a del perfil de arrastre interior 5 hacia el extremo posterior del perfil de arrastre interior 5. Con otras palabras, el perfil de arrastre 5 se estrecha en la cabeza de tornillo 4. En caso de tornillos pequeños, el ángulo de inclinación ai también puede ser de 3°.

Las superficies de accionamiento 6 del perfil de arrastre interior 5 se configuran cóncavas en la sección transversal, es decir, curvadas hacia el interior en dirección al eje de perfil P. En concreto, las superficies de accionamiento cóncavas 6 poseen en la sección transversal respectivamente una forma de segmento de arco circular, siendo el radio de las superficies de accionamiento 6 constante a lo largo de toda su longitud axial.

Las superficies de accionamiento 6 se unen entre sí en las seis esquinas mediante zonas de transición o superficies de transición 7 que están curvadas convexamente y que presentan una forma de arco circular, con lo que se extienden radialmente hacia fuera. En este caso, la transición entre las superficies de transición 7 y las superficies de accionamiento 6 es continua. Las superficies de transición 7 están inclinadas con respecto al eje de perfil Pi, aproximándose al eje de perfil Ppartiendo de la abertura de inserción 5a del perfil de arrastre interior 5 hacia el extremo posterior del perfil de arrastre interior 5. En este caso, el ángulo de inclinación pi de las superficies de transición 7 con respecto al eje de perfil Pes exactamente tan grande como el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento con respecto al eje de perfil P, siendo, por consiguiente, de 2° en el ejemplo de realización representado.

En la figura 2 se muestra un elemento de accionamiento/herramienta rotativa 8 en forma de una broca de tornillo configurada para la activación del tornillo 1 representado en la figura 1. La herramienta rotativa 8 posee un perfil de arrastre exterior 9, cuyo extremo inferior se prevé en un vástago no representado de la broca de tornillo y se configura de manera que corresponda al perfil de arrastre 5 del tornillo 1, definiendo el mismo un eje de perfil Pa. De forma correspondiente, el perfil de arrastre exterior 9 también posee en la sección transversal la forma básica del hexágono, configurándose las superficies de accionamiento 10 del perfil de arrastre 9 cóncavas, es decir, curvadas en la dirección del eje de perfil P<a>y desarrollándose inclinadas con respecto al eje de perfil P<a>. En concreto, las superficies de accionamiento 10 de la broca de tornillo están inclinadas en un ángulo aA, de 1,15° con respecto al eje de perfil Pa, aproximándose las mismas al eje de perfil P<a>hacia un extremo de inserción libre (en la figura 2 el extremo superior) del perfil de arrastre exterior 9, con el que el perfil de arrastre exterior 9 se inserta en el perfil de arrastre interior 5 de un tornillo 1. Las superficies de accionamiento 10 de la broca de tornillo se desarrollan, por lo tanto, un poco más inclinadas que las superficies de accionamiento 9 del tornillo (véanse figuras 3 y 4). Las superficies de accionamiento 10 poseen una sección transversal en forma de segmento de arco circular con un radio que es constante a lo largo de su longitud axial y que presenta el mismo valor que el radio de curvatura de las superficies de accionamiento 6 del tornillo 1.

Las superficies de accionamiento 10 se unen entre sí de forma continua mediante zonas de transición de desarrollo también convexo o superficies de transición 7a configuradas en forma de arco circular.

Al igual que en el caso del perfil de arrastre interior 5, las superficies de transición 7a del perfil de arrastre exterior 9 están inclinadas con respecto al eje de perfil P<a>, aproximándose las mismas al eje del perfil P<a>hacia el extremo de inserción del perfil de arrastre exterior 9. En este caso, el ángulo de inclinación pa de las superficies de transición 7a con respecto al eje de perfil P<a>es de 0,4°. Por consiguiente, el ángulo de inclinación pa de las superficies de transición 7a con respecto al eje de perfil P<a>es considerablemente menor que el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento 10 con respecto al eje de perfil P<a>, siendo la relación angular del ángulo de inclinación aA/pa de casi 3. Además, el ángulo de inclinación pA, en el que las superficies de transición 7a del perfil de arrastre exterior 9 se inclinan con respecto al eje de perfil P, es considerablemente menor que el ángulo de inclinación pI en el que las superficies de transición del perfil de arrastre interior se inclinan con respecto al eje de perfil P(véanse figuras 5 y 6). En el presente caso, la relación pi / pa es de 7,5. La disposición se ha llevado a cabo de manera que las superficies de transición del tornillo 1 y de una broca de tornillo 8 correspondiente no entren en contacto entre sí. Como consecuencia, el radio de curvatura de las zonas de transición 7a en la broca 8 es mayor que el radio de curvatura de las zonas de transición 7 del tornillo 1.

Con otras palabras, la disposición se ha llevado a cabo de manera que un contacto/encaje superficial entre los perfiles de arrastre 5, 9 tenga lugar exclusivamente en la zona de las superficies de accionamiento 6, 10, pero no en las zonas de transición intermedias 7, 7a, extendiéndose las zonas de contacto, visto en la dirección perimetral, respectivamente a ambos lados del vértice de las superficies de accionamiento 6, 10 curvadas cóncavamente. Resulta deseable que, en el estado ensamblado, se produzca un contacto plano superficial entre las superficies de accionamiento 6, 10 de los dos componentes 1, 8, de manera que los dos componentes 1, 8 estén alineados exactamente de forma coaxial uno respecto a otro cuando sus dos perfiles de arrastre 5, 9 se ensamblan axialmente entre sí hasta que se establece una unión de apriete entre los dos componentes 1, 8 debido a la conicidad de los perfiles de arrastre 5, 9 de las superficies de accionamiento 6, 10. Además, mediante el contacto superficial se crea una unión en arrastre de fuerza a través de la cual se pueden transmitir pares de giro elevados.

En la figura 7 se representa la geometría según la invención del perfil de arrastre exterior 5 de la broca 8 en su extremo libre estrecho.

Se puede ver que las superficies de transición 7 se encuentran en un círculo común (el círculo interior) con un diámetro interior Da. Sin embargo, las superficies de transición 7 no deben presentar una forma de arco circular continuo, sino que también pueden configurarse, por ejemplo, planas. Resulta fundamental que los puntos de transición entre una superficie de accionamiento 6 y la superficie de transición adyacente 7, indicados aquí mediante una flecha P1, se encuentren en el círculo interior común.

Se muestra además que las superficies de accionamiento 6 se encuentran en círculos exteriores con el diámetro Da distribuidos uniformemente alrededor del eje de perfil P<a>y configurados simétricamente con respecto a su plano central longitudinal que incluye el eje de perfil Pa.

El diámetro exterior Da, así como la distancia entre centros L entre los puntos centrales del círculo interior y de los círculos exteriores se seleccionan en dependencia del diámetro interior Di de manera que la fuerza normal, que actúa en los puntos de transición entre las superficies de accionamiento 6 y las superficies de transición adyacentes 7 al transmitir al perfil de arrastre 5 un par de giro Md alrededor del eje del perfil Pa, se aplique tangencialmente a la superficie de accionamiento 6 adyacente a la superficie de accionamiento. En la figura 7, la fuerza normal F<n1>se indica a modo de ejemplo para el punto de transición P1 entre la superficie de contacto superior 6 y la superficie de transición adyacente izquierda 7.

Para la generación del par de giro deseado Md, una fuerza de palanca Fh<1>debe actuar en el punto P1. Ésta puede dividirse en una fuerza normal F<n1>, que se dirige perpendicularmente al círculo exterior en el que se encuentra la superficie de accionamiento 6 y que, por lo tanto, pasa por su centro, y una fuerza tangencial Ft<1>que se desarrolla perpendicularmente a la misma. Como se puede ver claramente en la figura 3, la disposición se ha elegido de manera que la fuerza normal F<n1>se desarrolle tangencialmente a la superficie de accionamiento adyacente 6 situada a la izquierda de la superficie de accionamiento superior 6. Según la invención, la fuerza normal Fn<1>también se puede desarrollar entre la fuerza normal Fn<1>mostrada y el eje de perfil Pa, como se representa a modo de ejemplo en la figura 3 mediante la flecha discontinua F<nb>. Resulta esencial transmitir la fuerza normal F<n1>a la zona central del perfil de arrastre 9 o del componente 8 configurado como una broca de tornillo y no someter, o sólo en una pequeña medida, las zonas de transición estrelladas 7 entre las superficies de arrastre 6 a flexión o cizallamiento.

En caso de un diámetro interior Di determinado, el diámetro exterior Da y la distancia entre centros L entre el centro del círculo interior y los centros de los círculos exteriores pueden calcularse mediante la siguiente fórmula

L=F(L, Di) Di.

En este caso puede elegirse la relación de marcha K=Da/D¡ que debería ser del orden de entre 0,3 y 2,0.

En la figura 8 se representa un ejemplo de cálculo. Los parámetros se seleccionan como sigue:

- Di = 5,6 mm

- K = 0,8 (elegido libremente en la zona antes citada)

- a partir de aquí, Da se calcula con Da = Di K = 5,60,8 = 4,48

- con F(L, Di)= 0,494 e (°.605K)=0,494 e(0’605 °-8)=0,8479 se puede calcular L

- L=F(L, Di) Di = 0,84795,6 = 4,748.

La geometría representada en la figura 4 puede construirse a partir de estos parámetros.

La geometría del perfil de arrastre interior 5 se elige en consecuencia, con la condición de que el diámetro exterior D<a>del perfil de arrastre exterior sea aproximadamente un 2% menor que el diámetro Da del perfil interior 5 correspondiente. De este modo se tiene en cuenta el hecho de que, en la fabricación de las superficies de accionamiento mediante placas de corte, éstas están sujetas a un cierto desgaste que es mayor en la zona central de las superficies de accionamiento, ya que es aquí donde se requiere eliminar la mayor parte del material mediante las placas de corte. Al aumentar el desgaste, se elimina menos material en la zona central de las superficies de accionamiento, formándose aquí una curvatura mínima que compensa la dimensión inferior.

Hay que hacer constar que el ángulo de inclinación a de las superficies de accionamiento y el ángulo de inclinación p de las superficies de transición se miden respectivamente en la dirección perimetral en el centro de la superficie correspondiente. Esto significa que el ángulo se mide en un plano central de la superficie correspondiente que corta el eje de perfil del perfil de arrastre respectivo.

Lista de referencias

1 Tornillo

2 Vástago

3 Rosca exterior

4 Cabeza de tornillo

5 Perfil de arrastre interior

5a Abertura de inserción

6 Superficie de accionamiento

7 Zonas de transición

7a Superficie de transición

8 Elemento de accionamiento/Herramienta rotativa/Broca

9 Perfil de arrastre exterior

10 Superficie de accionamiento

Da Diámetro exterior

L Distancia entre centros

Md Par de giro

Pi Eje de perfil

Pa Eje de perfil

Claims

REIVINDICACIONES

1. Elemento de accionamiento (8) que presenta un perfil de arrastre interior (5), que define un eje de perfil (Pi), y que en su lado interior presenta varias superficies de accionamiento (6) cóncavas, es decir, curvadas hacia el interior del eje de perfil (P), que están distribuidas uniformemente alrededor del eje de perfil (P) y entre las cuales se prevén superficies de transición (7) planas o curvadas convexamente, o que presenta un perfil de arrastre exterior (9) que define un eje de perfil (Pa) y que en su lado exterior presenta varias superficies de accionamiento (10) cóncavas, es decir, curvadas hacia el interior del eje de perfil (Pi), que están distribuidas uniformemente alrededor del eje de perfil (Pa) y entre las cuales se prevén superficies de transición (7a) planas o curvadas convexamente,

estando situados en la sección transversal los puntos de transición (P1) o las transiciones entre las superficies de accionamiento (5, 10) y las superficies de transición (7, 7a) en un círculo interior común con el diámetro interior Di, y estando situadas las superficies de accionamiento (5) en círculos exteriores de diámetro Da distribuidos uniformemente alrededor del eje de perfil (Pi, Pa) y configurándose las mismas simétricamente con respecto a su plano central longitudinal que incluye el eje de perfil (Pi, Pa), caracterizado por que

el diámetro exterior Da, así como la distancia entre centros L entre los centros de los círculos exteriores y del círculo interior se eligen en dependencia del diámetro interior Di de manera que la fuerza normal, que actúa en los puntos de transición entre respectivamente una superficie de accionamiento (6, 10) y la superficie de transición adyacente (7, 7a) al transmitir al perfil de arrastre (5, 9) un par de giro Md alrededor del eje de perfil (Pi, Pa), se aplique tangencialmente a la superficie de arrastre (6, 10) adyacente a la superficie de accionamiento (6, 10) o se desarrolle en su interior, es decir, se dirija hacia la zona central del perfil de arrastre (5, 9) que se encuentra entre la superficie de accionamiento adyacente (6, 10) y el eje de perfil (P, P<a>).

2. Elemento de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la relación de marcha K=Da/Di es del orden de entre 0,3 y 2,0 y/o por que la distancia entre centros L se calcula según la fórmula L=F(L, Di) Di, siendo F(L, Di) = 0,494 e(0-605K).

3. Elemento de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mismo presenta un perfil de arrastre interior (5) y por que las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pa), aproximándose éstas al eje de perfil (Pa) a partir de una abertura de inserción (5a) del perfil de arrastre interior (5) hacia un extremo posterior del perfil de arrastre interior (5).

4. Elemento de accionamiento según la reivindicación 3, caracterizado por que las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pa) en un ángulo de inclinación ai que es de al menos 1 °, especialmente de al menos 1,5°, y/o por que las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) están inclinadas con respecto al eje de perfil (P) en un ángulo de inclinación ai de como máximo 5°, especialmente de como máximo 3,5° y preferiblemente de como máximo 3°, siendo el ángulo de inclinación ai preferiblemente de 2° ± 0,2° o de 3° ± 0,2°.

5. Elemento de accionamiento según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que las superficies de transición (7) están inclinadas con respecto al eje de perfil (P) y por que, partiendo de una abertura de inserción (5a) del perfil de arrastre interior (5), las mismas se aproximan al eje de perfil (Pi) hacia el extremo posterior del perfil de arrastre interior (5).

6. Elemento de accionamiento según la reivindicación 5, caracterizado por que las superficies de transición (7) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pi) en un ángulo de inclinación pi que es de al menos 1°, especialmente de al menos 1,5°, y/o por que las superficies de transición (7) del perfil de arrastre interior (5) están inclinadas con respecto al eje de perfil (P) en un ángulo de inclinación pi de como máximo 5°, especialmente de como máximo 3,5° y preferiblemente de como máximo 3°, siendo el ángulo de inclinación pi preferiblemente de 2° ± 0,2° o de 3° ± 0,2° y/o por que el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento (6) con respecto al eje de perfil (Pi) es tan grande como el ángulo de inclinación pi de las superficies de transición (7) con respecto al eje de perfil (P).

7. Elemento de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta un perfil de arrastre exterior (9) y por que las superficies de accionamiento (10) del perfil de arrastre exterior (9) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pa), aproximándose las mismas al eje de perfil (Pa) hacia un extremo de inserción del perfil de arrastre exterior (9).

8. Elemento de accionamiento según la reivindicación 7, caracterizado por que las superficies de accionamiento (10) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pa) en un ángulo de inclinación aA que es de al menos 0,5°, especialmente de al menos 1° y/o de como máximo 1,5°, siendo el ángulo de inclinación aA, preferiblemente de 1,15° ± 0,2°.

9. Elemento de accionamiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que las superficies de transición (7a) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pa) en un ángulo de inclinación pa que es mayor que 0° y menor que 0,7° y preferiblemente de 0,4° ± 0,05°.

10. Elemento de accionamiento según la reivindicación 9, caracterizado por que el ángulo de inclinación pa de las superficies de transición (7a) con respecto al eje de perfil (Pa) es menor que el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento (10) con respecto al eje de perfil (Pa), siendo la relación entre el ángulo de inclinación aA y el ángulo de inclinación pA > 2, especialmente > 2,5 y preferiblemente de 2,8 ± 0,2.

11. Elemento de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el diámetro exterior (DA) es constante a lo largo de la longitud axial del perfil de arrastre (5, 9) y/o por que el diámetro interior (DI) es constante a lo largo de la longitud axial del perfil de arrastre (5, 9) o se adapta a una inclinación de las superficies de transición (7, 7a) con respecto al respectivo eje de perfil (Pi, Pa), aumentando de forma continua en caso de un perfil de arrastre interior (5) en la dirección de su abertura de inserción (5a) y aumentando en caso de un perfil de arrastre exterior (9) a partir de su extremo de inserción y/o por que el perfil de arrastre (5, 9) presenta cinco o seis superficies de accionamiento (6, 10) y/o por que el elemento de accionamiento (1) es un tornillo y el perfil de arrastre (5) se configura en la cabeza de tornillo (4) y/o por que el elemento de accionamiento (8) es una broca de tornillo.

12. Procedimiento para la unión resistente a la torsión de segundos componentes, especialmente un tornillo (1) y una herramienta rotativa (8), configurándose uno de los componentes como un elemento de accionamiento (8) con un perfil de arrastre exterior (5, 9) y configurándose el otro componente como un elemento de accionamiento (1) con un perfil de arrastre interior (5), en el que los perfiles de arrastre (5, 9) de los dos componentes (1,8) se ensamblan axialmente, a fin de crear una unión resistente a la torsión entre los dos componentes (1,8), caracterizado por que los componentes se configuran como elementos de accionamiento (1, 8) según una de las reivindicaciones anteriores y los perfiles de arrastre (5, 9) de los elementos de accionamiento (1,8) se seleccionan de forma complementaria entre sí de manera que, al ensamblarse los perfiles de arrastre (5, 9) axialmente, las superficies de accionamiento (6, 10) de los componentes (1,8) entren en contacto superficialmente unas con otras, formándose así entre los componentes (1,8) una unión en arrastre de fuerza y/o de apriete, a través de la cual los componentes (1,8) se unen axialmente entre sí.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que los perfiles de arrastre (5, 9) de los dos componentes (1,8) presentan superficies de accionamiento (6, 10) inclinadas con respecto a sus respectivos ejes de perfil (Pi, Pa).

14. Procedimiento para la unión resistente a la torsión de segundos componentes según la reivindicación 13, caracterizado por que el ángulo de inclinación ai, en el que las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pi), es mayor que el ángulo de inclinación aA, en el que las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre exterior (10) están inclinadas con respecto al eje de perfil (P<a>).

15. Procedimiento para la unión resistente a la torsión de segundos elementos según la reivindicación 14, caracterizado por que el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) es de 3° ± 0,2° y el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento (10) del perfil de arrastre exterior (6) con respecto al eje de perfil (P) es de 1,15° ± 0,15° o por que el ángulo de inclinación ai de las superficies de accionamiento (6) del perfil de arrastre interior (5) con respecto al eje de perfil (Pi) es de 2° ± 0,2° y el ángulo de inclinación aA de las superficies de accionamiento (10) del perfil de arrastre exterior (6) con respecto al eje de perfil (P<a>) es de 1,15° ± 0,15°.

16. Procedimiento para la unión resistente a la torsión de dos componentes según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que las superficies de transición (7, 7a) de los perfiles de arrastre (5, 9) de los dos componentes (1, 8) están inclinadas con respecto al respectivo eje de perfil (Pi, Pa), siendo el ángulo de inclinación pi de las superficies de transición (7) del perfil de arrastre interior (5) con respecto al eje de perfil (Pi) > 5, especialmente > 6 y preferiblemente > 7,5 en relación con el ángulo de inclinación (pA) en el que las superficies de transición (7a) del perfil de arrastre exterior (9) están inclinadas con respecto al eje de perfil (Pi) y/o por que se utilizan elementos de accionamiento (1,8), en los que el diámetro exterior (Da) del perfil de arrastre interior (5) es menor, especialmente en un 1,5 - 3% y preferiblemente en un 2%, que el diámetro exterior (Da) del perfil de arrastre exterior (6) y/o por que las superficies de accionamiento (6, 10) de los dos componentes entran en contacto superficialmente uno con otro en al menos un 25%, especialmente en al menos un 40% y preferiblemente en al menos un 60% de su extensión en la dirección perimetral y/o por que los dos componentes entran en contacto uno con otro en cada superficie de contacto (6, 10) respectivamente a ambos lados del plano central longitudinal de esta última y/o por que los mismos no entran en contacto en la zona de las superficies de transición (7, 7a).