Tuerca perforadora con una cabeza (11), una parte de vástago (13) más estrecha,

con diámetro exteriorpoligonal creado a partir de superficies poligonales (15), y desplazada hacia atrás con respecto a estealrededor de un hombro (9), estando dispuesta en el hombro (9) al menos una elevación no redonda (16)que discurre de forma anular alrededor de la dirección axial (10), caracterizada porque la elevaciónpresenta una configuración elíptica y/o no está dispuesta en sentido coaxial al eje longitudinal de la tuercaperforadora, sino en sentido excéntrico respecto a esta, pero de manera circunferencial alrededor de laparte de vástago (13).

Tuerca perforadora.

I. Campo de aplicación

La invención se refiere a tuercas perforadoras tales como las conocidas, por ejemplo, por las patentes DE1575187, DE3626466, EP1591676A2, WO2005050034A1, WO2004037462A1, GB964492A, US3602974A1 y US5743691A1.

II. Antecedentes técnicos

En este caso, la tuerca perforadora se inserta a presión en una chapa no punzonada previamente y actúa aquí como un punzón que corta un tapón en la chapa.

Para conseguir la fijación resistente al giro necesaria de la tuerca perforadora en la chapa, la parte de vástago de la tuerca perforadora que se introduce en la chapa está dotada de una circunferencia exterior no totalmente redonda, mayormente poligonal.

En principio, las llamadas tuercas perforadoras, en las que durante el proceso de inserción a presión de la tuerca en la chapa se deforma sólo la chapa, pero no la propia tuerca, se han de diferenciar de las llamadas tuercas remachables, de configuración similar, en las que durante el proceso de inserción a presión se deforma también la tuerca, parcialmente de manera adicional a la chapa, en la mayoría de los casos en el extremo libre de la zona del vástago. Uno de los parámetros característicos esenciales en este tipo de tuercas perforadoras es la capacidad de par de giro que puede soportar la tuerca insertada a presión antes de girar en la chapa.

Esto se consigue preferentemente mediante una unión por arrastre de forma entre la tuerca y la chapa, por una parte, mediante la configuración poligonal de la parte de vástago y, por otra parte, mediante unas elevaciones en la superficie del hombro de la tuerca, en las cuales el material de chapa circundante se apoya lo mejor posible como resultado de la fluencia de la chapa durante la inserción a presión.

Sin embargo, en la práctica se ha comprobado que esta fluencia se ha infravalorado, incluso teniendo en cuenta que en la industria procesadora se utilizan actualmente tipos de chapas cada vez más duras y, por consiguiente, con una mayor fragilidad y, con una menor capacidad de fluencia.

Por tanto, se ha intentado de manera creciente aumentar la capacidad de par de giro al introducirse las elevaciones, sobresalientes del hombro de la tuerca hacia abajo en dirección a la chapa, en la superficie de la chapa y proporcionar así un apoyo para el par de giro que se va a soportar.

En este sentido es conocido configurar estas elevaciones en forma de resaltos mayormente lineales que se encuentran situados en sentido radial en el hombro o en la zona de transición entre el hombro y el vástago de la tuerca.

III. Presentación de la invención

a) Objetivo técnico

Por tanto, el objetivo de la invención es diseñar una tuerca perforadora, especialmente relacionada con la chapa que se va a procesar, de modo que el par de separación de la tuerca insertada a presión sea lo más grande posible.

b) Consecución del objetivo

Este objetivo se consigue mediante las características de las reivindicaciones 1 y 12. De las reivindicaciones secundarias se derivan unos modos de realización ventajosos. En la práctica se ha comprobado que un único nervio o resalto anular alrededor de la circunferencia de vástago en la elevación se inserta a presión mejor en las chapas, sobre todo en el caso de chapas duras y frágiles, y proporciona un par de separación mayor, o sea, una capacidad de par de giro mayor, que una pluralidad de pequeños nervios o resaltos que discurren radialmente. Esto se podría deber a que en el conjunto del material de chapa, que se va a desplazar mediante procesos de cierre, tiene lugar aquí el menor desplazamiento que en caso de existir una pluralidad de nervios o resaltos individuales radiales.

Dado que una elevación circular, anular y que discurre en sentido coaxial a la parte de vástago de una carga de par de giro solo tendría que contrarrestar un arrastre de fuerza, produciéndose un cierre por arrastre de forma adicional, en el que la elevación, visto en dirección axial, o bien presenta una configuración no redonda o bien no discurre en sentido coaxial, sino en sentido excéntrico al vástago, o sea, al centro del vástago; o ambas cosas a la vez.

La propia elevación podría presentar en la sección transversal una configuración cónica o también curvada convexa, permitiendo una forma cónica preferentemente con flancos rectos o incluso flancos cóncavos una penetración en la chapa más fácil mediante una aplicación de fuerza menor justo en el caso de chapas frágiles y duras.

Por consiguiente, la forma de la elevación se ha de seleccionar en función de la dureza y, por tanto, de la fragilidad de la chapa:

Cuanto más dura sea la chapa, más puntiaguda deberá ser la configuración de la sección transversal de la elevación y menor deberá ser el radio de redondez de los flancos de la elevación dirigidos uno hacia otro y menos marcados deberán ser los cambios de dirección de la elevación observados en la vista en planta.

Por tanto, para las chapas muy duras se prefiere una elevación ovalada y con una sección transversal cónica, configurada incluso eventualmente con flancos cóncavos abombados.

Asimismo, la anchura y la altura de la elevación dependen fundamentalmente de la dureza del material de chapa; la altura deberá oscilar entre el 10% y el 30% de la longitud axial de la parte de vástago y deberá ser menor cuanto más dura sea la chapa.

La anchura deberá ser del 20% al 100% de la anchura del hombro y deberá ser menor cuanto más dura sea la chapa. Si el flanco interior presenta una configuración más plana que el flanco exterior, se puede lograr un efecto doble al insertarse a presión de manera adicional el material, empujado por la elevación radialmente hacia adentro, en la muesca en la zona de transición entre el hombro y el vástago, la cual se extiende con preferencia en dirección axial hasta el interior de la parte de cabeza.

Como el punzón, o sea, la superficie frontal libre de la parte de vástago por una parte, y la matriz que está colocada en el lado opuesto de la chapa y en la que la tuerca perforadora entra ligeramente al insertarse a presión, presentan contornos circunferenciales correspondientes entre sí y sólo una diferencia de diámetro limitada, el tapón se corta de manera fiable en la parte de chapa y cae a través de la matriz. La matriz presenta preferentemente un diámetro interior redondo, el cual se puede fabricar de manera esencialmente más simple y económica que un diámetro no redondo, por lo que se pueden adquirir de manera económica tubos y manguitos de dimensiones suficientemente precisas como matriz terminada o al menos como semiproducto para la fabricación de la matriz.

La parte de vástago presenta preferentemente también en sus superficies frontales libres un diámetro exterior redondo, a pesar de que el contorno exterior de la parte de vástago restante es, por el contrario, poligonal. Serían posibles además contornos no redondos de punzón, o sea, la superficie frontal de la parte de vástago, y matriz que coincidan entre sí, pero esto aumenta no sólo los costes de fabricación, sino que condiciona también un ajuste de las posiciones de giro de la tuerca perforadora antes de la inserción a presión, específicamente la alineación respecto a la posición de giro de la matriz no redonda.

La diferencia entre el diámetro de la matriz y el diámetro de la superficie frontal de la parte de vástago como punzón depende del espesor de la parte de chapa y es de 8 a 12/100 mm por mm del espesor de chapa. A este respecto, la superficie frontal libre de la parte de vástago, que actúa como punzón, no ha de representar de ningún modo el diámetro exterior máximo de la parte de vástago.

Más bien se ha comprobado que el diámetro exterior máximo de la parte de vástago deberá estar presente desplazado hacia atrás a partir de la superficie frontal libre, y este diámetro exterior máximo, el llamado diámetro de presión, el cual empuja radialmente hacia afuera el contorno interior producido por el diámetro de perforación en la parte de chapa, deberá presentar una configuración poligonal como el resto de la parte de vástago. Entre el diámetro de presión mayor y el diámetro de perforación frontal discurre un chaflán de presión situado entre 10º y 20º, en particular entre 13º y 17º, respecto a la dirección axial.

1. Tuerca perforadora con una cabeza (11) , una parte de vástago (13) más estrecha, con diámetro exterior poligonal creado a partir de superficies poligonales (15) , y desplazada hacia atrás con respecto a este alrededor de un hombro (9) , estando dispuesta en el hombro (9) al menos una elevación no redonda (16) que discurre de forma anular alrededor de la dirección axial (10) , caracterizada porque la elevación presenta una configuración elíptica y/o no está dispuesta en sentido coaxial al eje longitudinal de la tuerca perforadora, sino en sentido excéntrico respecto a esta, pero de manera circunferencial alrededor de la parte de vástago (13) .

2. Tuerca perforadora según la reivindicación 1, caracterizada porque los flancos interiores y exteriores (24a, b) , opuestos entre sí, de la elevación (16) se dirigen el uno contra el otro en un ángulo de flanco de 60º como máximo, en particular de 45º como máximo.

3. Tuerca perforadora según la reivindicación 2, caracterizada porque la elevación (16) presenta una altura de al menos el 5% de la longitud axial de la parte de vástago (13) , mejor al menos del 10%, y/o porque la elevación (16) presenta una anchura del 20% al 100%, en particular del 20% al 40%, de la extensión radial del hombro (9) .

4. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el flanco interior (24b) presenta una configuración más plana que el flanco exterior (24a) , en particular en el caso de elevaciones (16) dispuestas en la mitad interior radial del hombro (9) , y/o porque la forma anular no redonda de la elevación (16) es un polígono y/o porque la forma anular no redonda de la elevación (16) es un óvalo y/o porque el canto anular (4) de la elevación (16) , con el que los flancos (24a, b) quedan dirigidos el uno contra el otro, presenta un radio de redondez de 0, 2 mm como máximo, en particular de 0, 1 mm como máximo.

5. Tuerca perforadora según cualquiera reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie frontal (8) , que actúa como punzón, de la parte de vástago (13) presenta una diámetro de perforación redondo (1) y/o porque el ángulo de presión (6) está comprendido entre 10º y 20º, en particular entre 13º y 17º, en particular 15º.

6. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la longitud axial del chaflán de presión (5) está comprendido entre 5% y 25%, en particular entre 8% y 15%, de la longitud axial de la parte de vástago (13) y/o porque la muesca (14) que desciende inclinada hacia afuera de la parte de vástago (13) finaliza antes del diámetro exterior de la cabeza (11) y se transforma en un chaflán exterior (7) que asciende hacia afuera, y en particular porque la extensión radial del chaflán exterior

(7) es de entre 10% y 30%, en particular entre 15% y 25%, de la extensión radial del hombro (9) .

7. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ángulo de inclinación del chaflán exterior (7) respecto al plano transversal a la dirección axial (10) está comprendido entre 10º y 30º, en particular entre 15º y 25º, y/o porque el hombro (9) no es una superficie con simetría de rotación respecto a la dirección axial (10) incluso en caso de un diámetro exterior redondo de la cabeza (11) , sino una superficie ondulada o dentada en dirección circunferencial, en particular en caso de un diámetro exterior redondo de la cabeza (11) , y/o porque la superficie de hombro (9) ondulada o en zigzag presenta entre 4 y 16, en particular entre 6 y 8 elevaciones o valles en la circunferencia.

8. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro de cuello (3) es menor que el diámetro de presión (2) en un 10% como máximo, preferentemente sólo en un 7%.

9. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la circunferencia exterior de la parte de vástago (13) está dispuesta una ranura anular (32) , la cual corta al menos los cantos (4) más sobresalientes radialmente hacia afuera entre las superficies (15) , pasando en particular alrededor de toda la circunferencia.

10. Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la ranura anular (32) presenta una sección transversal arqueada y/o porque la tuerca perforadora presenta un orificio pasante central sin rosca interior para interactuar con un tornillo de rosca cortante.

DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no 5 asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

Documentos de patente indicados en la descripción

• DE 1575187 [0001] • US 3602974 A1 [0001]

• DE 3626466 [0001] • US 5743691 A1 [0001] 10 • EP 1591676 A2 [0001]