Elemento de fijación que forma una rosca.

Un elemento de fijación (10) que forma una rosca para el roscado en un anclaje de tuerca

(N) de un material flexible, en el que se produce, durante el accionamiento del elemento de fijación, una combinación de fuerzas que favorecen que el material del anclaje de tuerca fluya suavemente y desarrolle una rosca complementaria en el anclaje de tuerca que minimiza el agrietamiento bajo tensión y la tensión circunferencial radial cuando se forma la rosca complementaria, comprendiendo dicho elemento de fijación una cabeza (22) de accionamiento y un vástago (24) que se extiende desde dicha cabeza y que tiene un eje longitudinal, incluyendo dicho vástago un núcleo (26) y una rosca (28) helicoidal formada en el núcleo, teniendo dicha rosca un paso (38) axial seleccionado, una altura (36) de rosca seleccionada y un perfil que en sección transversal axial incluye una cara (42) delantera, una cara (44) posterior y una punta (48), estando dicha cara delantera compuesta por una primera porción (42a) cóncava radialmente interior que tiene un primer radio (41) y que transita de manera suave a una segunda porción (42b) convexa radialmente exterior que tiene un segundo radio (53), realizándose dicha transición en un punto (43) en una tangente (T) común a dichas porciones, estando dicha cara (44) posterior compuesta por una tercera porción (44a) lineal, radialmente interior, que transita en una posición de transición (47) seleccionada a una cuarta porción (44b) convexa radialmente exterior que tiene un tercer radio (62), incluyendo también dicho perfil una quinta porción (46) convexa de fusión que tiene un cuarto radio (63) y que fusiona juntas las porciones de cara convexas radialmente exteriores delantera (42b) y posterior (44b) adyacentes a dicha punta (48), con lo que el perfil de rosca produce vectores de fuerza durante el montaje con el anclaje (N) de tuerca, que proporcionan una resistencia mejorada de la rosca complementaria y una resistencia mejorada a la rotura de la rosca del anclaje de tuerca.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/009588.

Solicitante: RESEARCH ENGINEERING & MANUFACTURING INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 55 Hammarlund Way, Tech II Middletown, RI 02482 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: PRITCHARD, ALAN.

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... > Características comunes a los bulones y a las tuercas... > F16B33/02 (Forma del roscado; Perfiles de roscado particulares (usados como bloqueo de tornillos F16B 39/30))

PDF original: ES-2525817_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Elemento de fijación que forma una rosca Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a un elemento de fijación que forma una rosca. Se refiere especialmente a un tornillo autorroscante que está particularmente adaptado para su uso con un anclaje de tuerca de un material flexible. Mediante el término "anclaje de tuerca" se quiere significar cualquier tuerca separada o cualquier anclaje o soporte al que puede sujetarse el elemento de fijación.

Información de antecedentes En general se reconoce que los elementos de fijación autorroscantes que se atornillan en materiales flexibles tales como plásticos, metales blandos, aleaciones, etc. necesitan abordar varios requisitos básicos, a saber:

durante el montaje, deben desarrollar un bajo par de enroscado cuando se forma la rosca de unión en la tuerca o estructura de soporte asociada, al apretar, los elementos de fijación deben ser capaces de mantener una resistencia relativamente alta al par de rosca de extracción, el montaje de los elementos de fijación y de los anclajes de tuerca debe ser capaz de mantener la integridad de la unión bajo fuerzas aplicadas externamente, y los elementos de fijación deben ser capaces de mantener una resistencia razonable al aflojamiento de la unión, que pueda ser causado por flujo plástico o fluencia del material flexible que comprende los anclajes de tuerca en los que se atornillan los elementos de fijación.

Muchos de tales elementos de fijación utilizados en la actualidad, véase por ejemplo el documento EP 1 715 198 A2, tienen diseños de rosca de una geometría en sección transversal triangular que son simétricos alrededor de una línea que es perpendicular al eje del tornillo, se construyen para ser asimétricos a esta misma perpendicular, o se construyen como formas trapezoidales apiladas. También existen perfiles de rosca asimétricos que se apartan de las formas triangulares o trapezoidales antes mencionadas, y desarrollan fuerzas dentro de un material de anclaje de la tuerca que crear y favorecer el flujo de material de anclaje de una manera que aumente el contacto material de flanco de rosca a lo largo del caras posteriores complementarias del perfil de la rosca del tornillo; véase mi patente US 5.061.135.

Como se muestra en la figura 1, el elemento de fijación patentado mencionado anteriormente tiene un vástago mostrado generalmente en 2 que comprende un núcleo 3 cilíndrico y una rosca 4 generada en una forma helicoidal alrededor del núcleo 3, teniendo la rosca un paso 4'. La cara 5 posterior del perfil del tornillo 4 está situada en un ángulo α, preferentemente de 10º a 15º , respecto al diámetro de la rosca, cuyo diámetro es perpendicular al eje longitudinal del núcleo 3. El perfil de la rosca también tiene una cara 6 delantera con una porción 6a curvada que se extiende desde el núcleo 3 a un punto 7 en la cara delantera donde transita a una porción 6b lineal con esa porción dispuesta en un ángulo β respecto a dicho diámetro de 17º a 25º y que se extiende a una punta 8. La distancia vertical desde el punto 7 a la punta 8 está en el intervalo del 23 al 27 % de la altura de la rosca 9. Además, la magnitud del radio 10 de la porción 6a curvada es de 0, 22 a 0, 30 veces el diámetro o el tamaño nominal del tornillo.

Un elemento de fijación que tiene la geometría de la rosca del tornillo antes mencionada crea mejores condiciones de rendimiento mediante la generación de flujo de material del material de anclaje de la tuerca. Sin embargo, ese flujo de material no es tan suave como podría desearse y ese tornillo anterior todavía tiene un cierto potencial para provocar agrietamiento por tensión del material de anclaje de la tuerca durante la inserción del elemento de fijación.

Sumario de la invención En consecuencia, es un objeto de esta invención proporcionar un elemento de fijación roscado que tenga un diseño de perfil de la rosca que, cuando se utiliza en un material del anclaje de tuerca flexible proporcione un par de montaje o de enroscado mejorado, y especialmente una alta resistencia a la extracción de la rosca o al par de fallo.

Otro objeto de la invención es proporcionar un elemento de fijación de este tipo que, cuando está montado en un anclaje de tuerca, proporcione una distribución mejorada de la carga de montaje en los perfiles de rosca complementarios del elemento de fijación y el anclaje de tuerca.

Aún otro objeto de la invención es proporcionar un elemento de fijación tal que cree un flujo de material del anclaje de tuerca suave durante la generación de la rosca del anclaje de tuerca y evite cambios direccionales pronunciados en la fuerza inducida en el material del anclaje de tuerca.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un elemento de fijación de este tipo que minimice el potencial del agrietamiento por tensión en el material del anclaje de tuerca cuando el elemento de fijación se está enroscando en ese anclaje.

Otros objetos serán, en parte, obvios y, en parte, aparecerán a continuación.

La invención, en consecuencia, comprende las características de construcción, combinación de elementos y disposición de partes que se ejemplificará en la siguiente descripción detallada, y el alcance de la invención se indicará en las reivindicaciones.

En general, mi elemento de fijación comprende un vástago compuesto de núcleo generalmente cilíndrico con un eje longitudinal y una rosca helicoidal que se extiende a lo largo y alrededor del núcleo. El elemento de fijación también incluye una cabeza de accionamiento en un extremo del vástago. La rosca tiene un perfil que se desarrolla alrededor de radios definidos que crean vectores de fuerza variables durante el montaje del elemento de sujeción o tornillo a un anclaje de tuerca. Este perfil de rosca mejora la resistencia de la rosca complementaria y mejora la resistencia a la ruptura de la rosca del anclaje de tuerca dentro del conjunto.

El perfil de la rosca en sección transversal axial se compone de una pluralidad de zonas. Más particularmente, hay una primera zona que comprende una porción de cara delantera cóncava que se extiende desde el núcleo a una posición que está en el orden del 22-27 % de la profundidad de la rosca del tornillo. En esto es similar a la porción o zona 6a de mi elemento de fijación patentado antes representado en la figura 1. En el presente elemento de fijación, sin embargo, la porción de cara delantera cóncava transita suavemente a una tangente común a una segunda zona que es de una construcción convexa, de manera que la punta perfil de la rosca a lo largo de la cara delantera se reduce en magnitud hacia la porción de entrada delantera del elemento de fijación, es decir, la punta del tornillo.

El perfil de la rosca también incluye una tercera zona en su cara posterior, que se extiende desde el núcleo a un punto que se encuentra aproximadamente a la mitad de la profundidad del perfil de la rosca. En ese punto, la cara posterior transita a una cuarta zona que se construye como una porción convexa a lo largo de la mitad exterior del perfil de la rosca. Una a quinta zona y última está construida como un radio convexo que se fusiona junto con los radios convexos de las caras delantera y posterior en la punta de la rosca.

Como se verá, la combinación antes mencionada de radios en las diferentes zonas o porciones del perfil de la rosca mejora la capacidad del material flexible del anclaje de la tuerca a fluir suavemente cuando el elemento de fijación se enrosca en el anclaje, y también mejora el rendimiento global de un conjunto que comprende mi tornillo o elemento de fijación autorroscante en combinación con una tuerca de anclaje de un material flexible, tal como un plástico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un elemento de fijación (10) que forma una rosca para el roscado en un anclaje de tuerca (N) de un material flexible, en el que se produce, durante el accionamiento del elemento de fijación, una combinación de fuerzas que favorecen que el material del anclaje de tuerca fluya suavemente y desarrolle una rosca complementaria en el anclaje de tuerca que minimiza el agrietamiento bajo tensión y la tensión circunferencial radial cuando se forma la rosca complementaria, comprendiendo dicho elemento de fijación una cabeza (22) de accionamiento y un vástago (24) que se extiende desde dicha cabeza y que tiene un eje longitudinal, incluyendo dicho vástago un núcleo (26) y una rosca (28) helicoidal formada en el núcleo, teniendo dicha rosca un paso (38) axial seleccionado, una altura (36) de rosca seleccionada y un perfil que en sección transversal axial incluye una cara (42) delantera, una cara (44) posterior y una punta (48) , estando dicha cara delantera compuesta por una primera porción (42a) cóncava radialmente interior que tiene un primer radio (41) y que transita de manera suave a una segunda porción (42b) convexa radialmente exterior que tiene un segundo radio (53) , realizándose dicha transición en un punto (43) en una tangente (T) común a dichas porciones, estando dicha cara (44) posterior compuesta por una tercera porción (44a) lineal, radialmente interior, que transita en una posición de transición (47) seleccionada a una cuarta porción (44b) convexa radialmente exterior que tiene un tercer radio (62) , incluyendo también dicho perfil una quinta porción (46) convexa de fusión que tiene un cuarto radio (63) y que fusiona juntas las porciones de cara convexas radialmente exteriores delantera (42b) y posterior (44b) adyacentes a dicha punta (48) , con lo que el perfil de rosca produce vectores de fuerza durante el montaje con el anclaje (N) de tuerca, que proporcionan una resistencia mejorada de la rosca complementaria y una resistencia mejorada a la rotura de la rosca del anclaje de tuerca.

2. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que dicho segundo radio (53) es de 0, 190 a 0, 205 veces dicho paso (38) axial.

3. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que dicha línea tangente (T) define con dicho núcleo

(26) un ángulo (Î1) incluido de 73º a 78º y dicho primer radio (41) es de 0, 22 a 0, 30 veces dicho paso (38) axial.

4. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que la longitud de dicho cuarto radio (63) es de 0, 025 a 0, 035 veces dicho paso (38) axial.

5. El elemento de fijación definido en la reivindicación 4, en el que la longitud del cuarto radio (63) es del orden del 3 % de dicho paso (38) axial.

6. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que la longitud de dicho tercer radio (62) es de 0, 75 a 1, 25 veces dicho paso (38) axial.

7. El elemento de fijación definido en la reivindicación 6, en el que la longitud de dicho tercer radio (62) es igual a dicho paso (38) axial.

8. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que la posición de transición (47) de la cara posterior está a una distancia del núcleo (26) de 0, 5 a 0, 7 veces dicha altura (36) de la rosca.

9. El elemento de fijación definido en la reivindicación 8, en el que la posición de transición (47) de la cara posterior está a una distancia del núcleo (26) de aproximadamente la mitad de la altura (36) de la rosca y la tercera porción (42a) es tangencial a la cuarta porción (42b) en dicha posición de transición (47) .

10. El elemento de fijación definido en la reivindicación 1, en el que dicho elemento de fijación tiene una rosca (104b) intermedia intercalada con dicha rosca (104a) .

11. El elemento de fijación definido en la reivindicación 10, en el que la altura desde el núcleo (102) de la rosca (104b) intermedia tiene una altura reducida en comparación con la de dicha rosca (104a) .

12. El elemento de fijación definido en la reivindicación 11, en el que la altura de la rosca (104b) intermedia es del 80 % al 85 % de la altura de dicha rosca (104a) .