Arandela, tornillo o tuerca con coeficiente de fricción incrementado.

Arandela (10), tornillo o tuerca con una superficie (12) frontal enfrentada a una pieza de trabajo, cuya superficie

(12) frontal está provista de un filete (14) concéntrico, anularmente circunvalante, y la zona (18) de la superficie (12) frontal exterior al filete (14) circunvalante discurre cónicamente desde fuera hacia el filete (14), donde la pendiente de fuera a adentro está dirigida apartándose de la pieza de trabajo, caracterizada por que la pendiente de la zona (18) que discurre cónicamente respecto del plano de la pieza de trabajo es de 1,5 a 2,5º.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2009/050046.

Solicitante: Ruia Global Fasteners AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Further Strasse 24-26 41462 Neuss ALEMANIA.

Inventor/es: SCHRAER,Thorsten.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > DISPOSITIVOS PARA UNIR O BLOQUEAR LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS... > F16B2/00 (Sujeciones de presión por fricción que se pueden soltar (para cables o cuerdas, p. ej. mordazas para cables, F16G 11/00; soportes para tubos, para cables o para conductos protectores F16L 3/00))

PDF original: ES-2468342_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Arandela, tornillo o tuerca con coeficiente de fricciïn incrementado La presente invenciïn se refiere a una arandela, tornillo o tuerca con una superficie frontal enfrentada a una pieza de trabajo, en la que la superficie frontal se ha provisto de un perfilado que aumenta el coeficiente de fricciïn.

En la industria del automïvil, se plantea cada vez mïs el problema de que el espacio constructivo existente para elementos de uniïn es menor y aumentan las fuerzas a transmitir debido a las continuamente crecientes prestaciones del vehïculo y a las mayores exigencias. Ademïs, en algunas uniones como barras estabilizadoras, tirantes de empuje, soportes de colisiïn lateral, etc. actïan principalmente fuerzas de cizallamiento. Para poder absorber mayores fuerzas de cizallamiento (FQ) , se requiere segïn la fïrmula FKerf = FQ/μQ una mayor fuerza de apriete (FKerf) o un mayor coeficiente de fricciïn (μQ) .

Una mayor fuerza de apriete solo se puede conseguir por medio de una mayor tensiïn previa del tornillo. Esta ïltima solo se puede conseguir, a su vez, por una mayor dimensiïn del tornillo o por un atornillado hasta el lïmite de fluencia del material del tornillo. Cuando no existe sitio para un tornillo mayor y no es admisible un atornillado hasta el lïmite de fluencia, no queda mïs que un aumento del coeficiente de fricciïn.

Segïn el conocido estado actual de la tïcnica, eso se intenta, en algunos casos de aplicaciïn como en poleas de transmisiïn, etc., por medio de elementos adicionales como, por ejemplo, discos de diamantes. Esta soluciïn es, sin embargo, cara y costosa debido al elemento relativamente caro y del elemento constructivo adicional.

En el estado actual de la tïcnica, ya se conoce a partir del documento GB 993 021 una arandela con una superficie frontal, enfrentada a la pieza de trabajo para mejorar la estanqueidad de una uniïn roscada, la cual estï provista de un filete concïntrico, anularmente circunvalante, donde la zona de la superficie frontal exterior al filete circunvalante discurre cïnicamente desde fuera hacia el filete y donde la pendiente de fuera a adentro estï dirigida apartïndose de la pieza de trabajo.

Se conoce asimismo una arandela similar para mejorar la estanqueidad por el documento DE 92 01 686 U1. Aunque, en esta caso, una superficie frontal plana enfrentada a la pieza de trabajo se ha provisto de varios filetes concïntricos, anularmente circunvalantes.

El documento WO 2008/066 031 A1 muestra, en comparaciïn, de nuevo una arandela, que sirve de junta de estanqueidad y que presenta una superficie frontal plana enfrentada a la pieza de trabajo con un trazado oblicuo de fuera hacia adentro con un ïngulo de 60 a 89ï respecto del eje de rotaciïn de la arandela. Plano significa, en este caso, sin elevaciones o filetes de cualquier tipo.

Todos los documentos mencionados anteriormente del estado actual de la tïcnica muestran arandelas, que sirven para mejorar la estanqueidad del paso de los tornillos.

Partiendo de dicho estado actual de la tïcnica, es problema de la presente invenciïn aumentar el coeficiente de fricciïn con respecto a las soluciones conocidas en el estado actual de la tïcnica.

Segïn la invenciïn, se resuelve este problema de modo que la superficie frontal, enfrentada a la respectiva pieza de trabajo, estï provista segïn la invenciïn de un perfilado especial de una arandela, un tornillo o una tuerca. No obstante, los nudos o filetes como perfilado no han conseguido el ïxito deseado. La presente invenciïn elige, por ello, por primera vez una superficie frontal para la soluciïn del problema mencionado, la cual se ha provisto de un filete concïntrico, anularmente circunvalante como perfilado y una zona exterior al filete circunvalante, que discurre cïnicamente desde fuera hacia el filete, donde la pendiente desde fuera hacia dentro estï orientada alejïndose de la pieza de trabajo y la pendiente de la zona que discurre cïnicamente acercïndose con respecto al plano de la pieza de trabajo es de 1, 5 a 2, 5ï.

Esta geometrïa especial segïn la invenciïn puede absorber, en comparaciïn con todas las geometrïas conocidas en el estado actual de la tïcnica, las fuerzas de cizallamiento mïs elevadas. Ademïs, una ventaja adicional de la presente invenciïn es que se consigue una estanqueidad al agua del cien por cien en la uniïn mediante la presente invenciïn. Esto es frecuentemente necesario, ya que agua en combinaciïn, por ejemplo, con sal esparcida en el invierno puede dar lugar a severas apariciones de corrosiïn entre el material de la arandela, tornillo o tuerca (acero) y el material de la pieza de trabajo (hoy en dïa habitualmente aluminio) a causa de la serie electromotriz electroquïmica. Esto es, por tanto, una ventaja especial de la presente invenciïn, cuando se emplea en emparejamientos de materiales, en los que existen diferentes tensiones electroquïmicas. El perfilado segïn la invenciïn para la superficie frontal de arandelas, tornillos o tuercas aumenta el coeficiente de fricciïn teïrico por

uniïn positiva de forma de tal modo que se pueden transmitir fuerzas de cizallamiento muy elevadas. Ademïs, se puede alcanzar un coeficiente de fricciïn teïrico de casi 1. Segïn el estado actual de la tïcnica, se alcanzan en funciïn de la superficie coeficientes de fricciïn de habitualmente 0, 1 a 0, 3. Una ventaja adicional de la invenciïn es ademïs, en este caso, la absoluta estanqueidad al agua de la uniïn.

El perfil segïn la invenciïn puede implantarse o aplicarse a presiïn directamente en la superficie frontal debido a su simetrïa circular. Tambiïn es posible adicionalmente segïn la invenciïn aplicar el perfilado segïn la invenciïn a una arandela y utilizar luego dicha arandela con un tornillo, tuerca o remache de tuerca ciego normales o unir la correspondiente arandela inmediatamente por laminaciïn, soldadura o encolado con el respectivo elemento de uniïn.

El filete concïntrico, anularmente circunvalante, segïn la invenciïn sobre la superficie frontal penetra en el material bïsico de la pieza de trabajo y transmite allï por uniïn positiva de forma las grandes fuerzas de cizallamiento.

Resulta ademïs especialmente preferido que la zona de la superficie frontal interior al filete circunvalante se disponga mïs profundamente que la pieza de trabajo enfrentada a la pieza de trabajo se disponga mïs profundamente que la zona exterior o bien que el punto neutro teïrico de la superficie de contacto entre la superficie frontal y la pieza de trabajo. Se puede asegurar, por ello, que el filete se inserta primero y completamente en el material bïsico de la pieza de trabajo (habitualmente aluminio u otro metal ligero) . De ese modo se aseguran la uniïn positiva de forma, la estanqueidad al agua y la elevada capacidad de transmisiïn de fuerzas de cizallamiento.

La presente invenciïn se explicarï, a continuaciïn, mïs detalladamente a base del ejemplo de realizaciïn representado en el dibujo. Lo muestran las figuras:

Figura 1 una arandela segïn la invenciïn seccionada radialmente;

Figura 2 el detalle X de la figura 1; y

Figura 3 la arandela de la figura 1 observada con vistas a la superficie frontal de la pieza de trabajo.

La figura 1 muestra una representaciïn en secciïn de una arandela 10 segïn la invenciïn, seccionada a lo largo del eje de rotaciïn. Esta arandela 10 presenta una superficie 12 frontal, que estï enfrentada a una pieza de trabajo en el montaje de la arandela 10. Tal como puede observarse mejor en las figuras 2 y 3, se ha practicado en dicha superficie 12 frontal un filete 14 concïntricamente circunvalante.

Tal como puede reconocerse especialmente bien en la figura 2, la zona 16 de la superficie 12 frontal interior al filete... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Arandela (10) , tornillo o tuerca con una superficie (12) frontal enfrentada a una pieza de trabajo, cuya superficie (12) frontal estï provista de un filete (14) concïntrico, anularmente circunvalante, y la zona (18) de la superficie (12) frontal exterior al filete (14) circunvalante discurre cïnicamente desde fuera hacia el filete (14) , donde la pendiente de fuera a adentro estï dirigida apartïndose de la pieza de trabajo, caracterizada por que la pendiente de la zona (18) que discurre cïnicamente respecto del plano de la pieza de trabajo es de 1, 5 a 2, 5ï.

2. Arandela (10) , tornillo o tuerca segïn la reivindicaciïn 1, caracterizada por que la zona (16) de la superficie (12) frontal interior al filete (14) circunvalante se ha dispuesto mïs profundamente respecto de la pieza de trabajo.

3. Arandela (10) , tornillo o tuerca segïn la reivindicaciïn 1 o 2, caracterizada por que el filete (14) presenta una secciïn transversal en forma de una V redondeada, cuya punta (20) redondeada apunta hacia la pieza de trabajo.

4. Arandela (10) , tornillo o tuerca segïn la reivindicaciïn 3, caracterizada por que los flancos (22, 24) del filete (14) forman un ïngulo de 80ï a 90ï.

5. Arandela (10) , tornillo o tuerca segïn la reivindicaciïn 2, caracterizada por que la zona (16) de la superficie15 (12) frontal interior al filete (14) queda de 0, 2 a 0, 4 mm mïs profunda que el filete.