Unión roscada con holgura variable.Unión roscada entre una pieza macho (2) y una pieza hembra (1),

en particular entre un tornillo y un implante dental, ambas piezas (1, 2) provistas de un perfil de rosca dotado de espiras, donde el paso de rosca (4b) del perfil de rosca de la pieza macho (2) es diferente del paso de rosca (4a) del perfil de rosca de la pieza hembra (1), con lo que se obtiene una holgura (3) controlada entre ambas piezas. Según la invención, una de las dos piezas (1, 2) presenta un paso de rosca variable. En consecuencia, la unión roscada entre ambas piezas (1, 2) presenta una holgura (3) que varía de forma no lineal. Ajustando adecuadamente el diseño concreto de los pasos de rosca, es posible controlar la distribución de tensiones a lo largo de la unión roscada según los intereses de la aplicación

Unión roscada con holgura variable.

Sector de la técnica

La invención se refiere a una unión roscada de una pieza roscada macho y una pieza roscada hembra, aplicable a todo tipo de uniones roscadas, como por ejemplo a uniones roscadas entre un implante dental y un tornillo de sujeción de una pieza, en particular de una prótesis dental.

Estado de la técnica

Las uniones roscadas entre una pieza macho (dotada de un perfil de rosca formado por una serie de espiras) y una pieza hembra (dotada igualmente de un perfil de rosca formado por una serie de espiras en el cual encaja el perfil de rosca de la pieza macho) se han diseñado para no presentar holguras, es decir, para que los perfiles de rosca de ambas piezas encajasen perfectamente entre sí. Tras analizar estas uniones, se ha llegado a la conclusión de que la distribución de tensiones sobre las espiras durante la vida útil de la unión roscada era tal que algunas espiras soportan más tensiones que otras. Concretamente, las espiras que soportan más tensiones son las primeras espiras, es decir, las espiras más próximas a la cabeza del tornillo, o lo que es lo mismo, más alejadas de la punta del tornillo.

Se conocen algunas patentes tales como US3664540 y US2870668 que describen uniones roscadas en las que la holgura entre el perfil de rosca de la pieza macho y el perfil de rosca de la pieza hembra crece linealmente con el fin de uniformizar la distribución de tensiones, es decir, con el fin de que todas las espiras soporten aproximadamente la misma tensión.

Sin embargo, esta holgura de crecimiento lineal no permite un control de la distribución de las tensiones a lo largo de la unión roscada. Existen aplicaciones en las cuales sería interesante disponer de uniones roscadas que presentasen una distribución de tensiones aún diferente de las mencionadas. Es decir, en estas aplicaciones no es del todo conveniente una unión roscada tradicional (en la que las primeras espiras son las más cargadas) ni una unión roscada del tipo de US3664540 y US2870668 (en las que todas las espiras están cargadas por igual), sino que puede interesar en cambio que el pico de tensión se dé en cualquier espira de la unión roscada, incluso en las últimas espiras. Por ejemplo, las uniones roscadas utilizadas en aeronáutica deben ser tales que sean las últimas espiras las más cargadas, con el fin de conseguir que en caso de rotura del tornillo siga trabajando la mayor parte del tornillo (garantizándose que se mantiene la unión roscada). También puede ser interesante diseñar la unión roscada para que el fallo ocurra en la cabeza del tornillo y así facilitar la extracción del tornillo en caso de que se rompiese.

La invención pretende ofrecer un diseño de unión roscada que sea apta para aplicaciones en las cuales no interesa que la distribución de tensiones sea homogénea ni que la distribución de tensiones sea tal que las primeras espiras sean las más tensionadas.

Descripción breve de la invención

Es objeto de la invención una unión roscada entre una pieza macho y una pieza hembra, ambas provistas de un perfil de rosca dotado de espiras, donde el paso de rosca del perfil de rosca de la pieza macho es diferente del paso de rosca del perfil de rosca de la pieza hembra, con lo que se obtiene una holgura controlada entre ambas piezas. Según la invención, una de las dos piezas (macho o hembra) presenta un paso de rosca variable. En consecuencia, la unión roscada entre ambas piezas presenta una holgura que varía de una forma no lineal (a diferencia de las holguras obtenidas con las patentes US3664540 o US2870668, en las cuales el paso de rosca de ambas piezas es ligeramente diferente pero siempre constante, creándose una holgura que varía linealmente). Ajustando adecuadamente el diseño concreto de los pasos de rosca (y por lo tanto el tipo de holgura no lineal), es posible controlar la distribución de tensiones a lo largo de la unión roscada según los intereses de la aplicación. En consecuencia, la invención permite elegir qué zona de la unión roscada va a quedar más tensionada y por lo tanto controlar en qué zona de la unión va a producirse la rotura, en caso de producirse.

El paso de rosca variable puede presentarse indistintamente en la pieza macho o en la pieza hembra. Ha de tenerse en cuenta que, en el caso de estar aplicado en la pieza macho generalmente se tratará de un paso de rosca creciente mientras que en caso de estar aplicado a la pieza hembra generalmente se tratará de un paso de rosca decreciente. La otra pieza estará provista de un perfil de rosca de paso de rosca constante.

Como nota, téngase en cuenta que en el uso de los términos "creciente" y "decreciente" se observará la unión roscada desde la cabeza hacia la punta de la pieza macho (la pieza macho será un tornillo o similar, generalmente).

La holgura con variación no lineal es, preferentemente, una holgura que presenta una variación sustancialmente parabólica, elíptica o polinómica de grado n. La elección de un tipo u otro de holgura depende de la aplicación en la que se vaya a utilizar la invención.

Descripción breve de las figuras

Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención:

- La Figura 1 muestra una unión roscada convencional sin holguras.

- La Figura 2 muestra un dibujo esquemático de una unión roscada según la invención.

- La Figura 3 muestra una vista ampliada de varias espiras consecutivas de la unión roscada de la figura anterior.

- La Figura 4 muestra la distribución de tensiones a lo largo de la unión roscada de la Figura 1.

- La Figura 5 muestra la distribución de tensiones en la unión roscada de la Figura 2.

- La Figura 6 muestra un gráfico de la tensión con respecto a la holgura.

- La Figura 7 muestra un gráfico de la distribución de las fuerzas a lo largo de las espiras en una unión roscada convencional sin holgura, en una unión roscada convencional con una holgura que se incrementa linealmente, y en una unión roscada según la invención de acuerdo con la Figura 2.

- La Figura 8 muestra una tabla que representa una holgura convencional y varios modos de realización de la invención.

- La Figura 9 muestra la representación gráfica de las holguras de la figura anterior.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra una unión roscada convencional entre una pieza hembra (1) y una pieza macho (2), en la cual no existen holguras entre ambas piezas (1, 2).

La Figura 2 muestra un modo de realización de una unión roscada según la invención, entre una pieza hembra (1) y una pieza macho (2), en la cual se forman ciertas holguras (3) entre ambas piezas (1, 2) como consecuencia del hecho de que el paso de rosca (4) de la pieza hembra (1) y el paso de rosca (4) de la pieza macho (2) son diferentes. Según la invención, el paso de rosca (4) de una de las dos piezas (1, 2) aumenta de una espira a otra de una forma no constante, de manera que la anchura de las holguras (3) crece de forma no lineal. En el modo de realización representado en la figura, es la pieza hembra (1) la que presenta el paso de rosca (4) creciente mientras que es la pieza macho (2) la que presenta el paso de rosca (4) constante. Por "paso de rosca (4)" se entiende la distancia entre una espira y la espira siguiente del perfil de rosca.

La Figura 3 muestra una vista ampliada de varias espiras consecutivas de la unión roscada entre la pieza hembra (1) y la pieza macho (2). El paso de rosca (4b) de la pieza macho (2) es fijo, mientras que el paso de rosca (4a, 4a', 4a'') de la pieza hembra (1) va aumentando en las sucesivas espiras. Preferentemente, los pasos de rosca (4a, 4a', 4a'', 4b) son tales que la anchura de las holguras (3) presenta una variación sustancialmente parabólica, elíptica o polinómica de grado n.

Para que la holgura (3) crezca de forma sustancialmente parabólica, el paso de rosca (4b) de la pieza macho (2) es constante mientras que el paso de rosca (4a, 4a', 4a'') de la pieza hembra (1) sigue una función lineal con respecto al número de espira, siendo la diferencia entre un paso de rosca y el paso de rosca anterior un valor constante. Es decir, la representación gráfica del paso de rosca de la pieza hembra (1) en función del número...

1. Unión roscada entre una pieza hembra (1) y una pieza macho (2), donde ambas piezas (1, 2) comprenden un perfil de rosca formado por una serie de espiras, disponiendo el perfil de rosca de al menos una de las dos piezas (1, 2) de un paso de rosca (4a, 4b) variable de manera que entre ambos perfiles de rosca se crea una holgura (3) creciente, que se caracteriza por que: