Tuerca y tornillo avanzados.

Un sistema (10) de fijación para fijar una pluralidad de piezas a trabajar entre sí,

que comprende:

un tornillo (12) que tiene un cuerpo alargado (16) adaptado para estar colocado en aberturas alineadas en las piezas a trabajar, terminando el cuerpo (16) en un extremo en una cabeza aumentada (22) e incluyendo una porción roscada (24) que tiene una pluralidad de roscas externas (26) del tornillo, estando definidas las roscas (26) de tornillo del tornillo (12) por una pluralidad de crestas (32) y una pluralidad de raíces (34), estando unida una de la pluralidad de crestas (32) a una correspondiente de la pluralidad de raíces (34) por medio de un flanco (36) de soporte, estando fabricado el tornillo (12) de un primer material; y

una tuerca (14) que tiene una pluralidad de roscas internas (30) de la tuerca, estando definidas las roscas (30) de la tuerca por una pluralidad de crestas (38) y una pluralidad de raíces (40), estando unida una de la pluralidad de crestas (38) de las roscas (30) de la tuerca a una correspondiente de la pluralidad de raíces

(40) de las roscas (30) de la tuerca por medio de un flanco (42) de soporte, estando dimensionadas y formadas las roscas (30) de la tuerca para acoplarse de forma roscada a las roscas (26) del tornillo, estando fabricada la tuerca (14) de un segundo material que es más blando que el primer material del

tornillo (12), por lo que, cuando se gira la tuerca (14) en el tornillo (12), las roscas (26) del tornillo y las roscas (30) de la tuerca están en una posición mutua desapretada con y los flancos (42) de las roscas (30) de la tuerca se ajustan a los flancos opuestos (36) de las roscas (26) del tornillo, de forma que no se requiere ningún par para girar la tuerca (14) en el tornillo (12), y

por lo que, cuando los flancos (36) de las roscas (26) del tornillo y los flancos (42) de las roscas (30) de la

tuerca están acoplados completamente y la tuerca (14) es apretada sobre el tornillo (12), cada una de la pluralidad de crestas (32) de las roscas (26) del tornillo se embebe en uno correspondiente de la pluralidad de flancos (42’) de soporte de las roscas (30) de la tuerca y cada una de la pluralidad de crestas (38) de las roscas (30) de la tuerca se deforma y fluye al interior de una raíz correspondiente de la pluralidad de raíces

(34) de las roscas (26) del tornillo para crear un contacto completo entre las roscas (30) de la tuerca y las

roscas (26) del tornillo, de forma que se impide que la tuerca (14) se mueva en una dirección transversal a un eje longitudinal del tornillo (12) .

Tuerca y tornillo avanzados

Campo técnico de la invención

La presente invención versa acerca de un sistema de fijación y, más en particular, acerca de un sistema de fijación resistente a las vibraciones que incluye una tuerca y un tornillo de resistencia elevada a la fatiga.

Técnica antecedente

El documento GB 855.215 A da a conocer una tuerca autobloqueante de material plástico sintético elástico, por ejemplo, nailon, que tiene una extensión sin rosca de menor corte transversal que la de la dimensión interna de una porción roscada. La tuerca puede estar cerrada por una cúpula o puede estar abierta en ambos extremos, y el orificio no roscado puede tener una porción de corte transversal aún menor. La tuerca puede tener orejetas bien de metal o bien moldeadas integralmente con la misma.

Es conveniente utilizar los tornillos y tuercas convencionales, pero ambos son susceptibles a un aflojamiento bajo una carga de vibración intensa. Además, las roscas de los tornillos pueden crear puntos de concentración de tracciones y no tienen la resistencia necesaria a la fatiga para aguantar picos elevados de carga. Lo que se necesita es un sistema de fijación de tornillo y tuerca que resista un aflojamiento por vibraciones, tenga una resistencia superior a la fatiga para aguantar picos elevados de carga, y pueda ser instalado y quitado rápidamente con herramientas convencionales de instalación.

El documento DE 92 19 017 U1 describe un sistema de fijación para fijar una pluralidad de piezas de trabajo entre sí, en el que el sistema convencional de fijación comprende un tornillo que tiene un cuerpo alargado con una porción roscada, y una tuerca que tiene una pluralidad de roscas internas de la tuerca. El tornillo del sistema convencional de fijación tiene una rosca autobloqueante específica, de forma que se puede enroscar el tornillo en una tuerca que tiene una rosca estándar. La tuerca tiene una porción roscada con una pluralidad de roscas externas del tornillo, en el que cada uno de los flancos de las roscas del tornillo tiene una guía, debido a que un ángulo de flanco entre dos flancos adyacentes de las roscas colindantes del tornillo cambia de un primer valor en la raíz de las roscas colindantes del tornillo a un segundo valor en las crestas de las roscas del tornillo. Cuando se acoplan entre sí el tornillo que tiene tal perfil específico de rosca y una tuerca que tiene un perfil estándar de rosca, los picos o crestas de rosca de las roscas de la tuerca hacen contacto inevitablemente con los flancos de la rosca del tornillo y de forma que se produce una deformación elástica de los picos/crestas de rosca de las roscas de la tuerca.

Divulgación de la invención

Un sistema de fijación que incluye un tornillo de resistencia elevada a la fatiga fabricado de un primer material y una tuerca fabricada de un segundo material que es más blando que el primer material del tornillo. En una realización, el sistema de fijación incluye una relación aproximada de 4:3 o mayor de dureza del tornillo con respecto a la tuerca. El tornillo incluye roscas externas del tornillo y la tuerca incluye roscas internas de la tuerca aterrajadas de antemano que coinciden y se acoplan de forma roscada con las roscas externas del tornillo. En una realización, el sistema de fijación utiliza una combinación de geometría única de las roscas de la tuerca y del tornillo y la diferencia de dureza entre la tuerca y el tornillo para crear un sistema resistente a las vibraciones. En una realización, el sistema de fijación aporta la comodidad de una tuerca y de un tornillo, pero tiene la resistencia a la fatiga y la resistencia a las vibraciones de tornillos de retenida avanzados. Cuando se aprieta de forma giratoria con herramientas convencionales de par, los flancos de la rosca de la tuerca se ajustan a los flancos opuestos del tornillo. Después de que se han acoplado completamente los flancos de la tuerca y del tornillo, las crestas de las roscas del tornillo se embeben en flancos de soporte más blandos correspondientes de las roscas de la tuerca. De forma simultánea con el embebimiento mencionado anteriormente de la cresta del tornillo, las crestas más blandas de la rosca de la tuerca fluyen radialmente hacia dentro y al interior de los radios de raíz correspondientes de las roscas del tornillo. Este contacto completo entre la tuerca y el tornillo impide a la tuerca moverse en una dirección transversal con respecto al eje longitudinal del tornillo. Como resultado, el sistema de fijación tiene una buena resistencia a las vibraciones. Durante el procedimiento de apriete, el presente sistema de fijación genera un apriete parecido a un tornillo y una tuerca estándares. Sin embargo, el presente sistema de fijación difiere porque utiliza simultáneamente parte de la energía de apriete para crear una característica única de resistencia a las vibraciones.

Se puede utilizar la presente invención en una variedad de aplicaciones y entornos, tales como, por ejemplo, equipos militares, equipos agrícolas, aplicaciones de automoción y de camionaje, y aplicaciones de ferrocarril. Aparecerán características y ventajas adicionales de la invención más claramente tras una lectura de la descripción detallada de las realizaciones de la invención, que es dada a continuación únicamente a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de la presente invención, se hace referencia a la siguiente descripción detallada de las realizaciones consideradas junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 es una vista lateral en alzado de un sistema de fijación según una realización de la presente invención;

la FIG. 2 es una vista en corte transversal, tomada a lo largo de líneas A-A y mirando en la dirección de las flechas, del sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 3 es una vista ampliada en corte transversal de roscas de tuerca de una tuerca y roscas correspondientes de tornillo de un tornillo empleados por el sistema de fijación mostrado en la FIG. 2, mostrándose la tuerca y el tornillo en una posición aflojada, mostrándose la tuerca en la parte izquierda y mostrándose el tornillo en la parte derecha;

la FIG. 4 es una vista ampliada en corte transversal de las roscas de tuerca de la tuerca y de roscas de tornillo del tornillo mostrados en la FIG. 3, pero mostrándose la tuerca y el tornillo en una posición apretada;

las FIGURAS 5A y 5B son vistas ampliadas en corte transversal de detalles de la forma de la rosca de una realización de la tuerca y del tornillo, respectivamente, empleados por el sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 5C es una vista ampliada en corte transversal de detalles de la forma de la rosca de otra realización de la tuerca empleada por el sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 6 ilustra resultados de datos de pruebas de vibración de muestras del sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 7 ilustra resultados de datos de pruebas de reutilización de muestras del sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 8 ilustra resultados de datos de pruebas comparativas de muestras del sistema de fijación mostrado en la FIG. 1 en comparación con los sistemas de fijación de la técnica anterior;

la FIG. 9 ilustra resultados adicionales de datos de pruebas de soporte para muestras del sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

la FIG. 10 muestra un gráfico de consistencia de apriete para el sistema de fijación mostrado en la FIG. 1 en comparación con un sistema de fijación estándar;

las FIGURAS 11A y 11B son vistas ampliadas de detalles de la forma de la rosca de otra realización de un tornillo y de una tuerca, respectivamente, empleados por el sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

las FIGURAS 12A a 12C muestran otra realización de una tuerca empleada por el sistema de fijación mostrado en la FIG. 1;

las FIGURAS 13A y 13B son vistas ampliadas en corte transversal de roscas de tuerca de la tuerca mostrada en las FIGURAS 12A a 12C y roscas de tornillo del tornillo mostrado en la FIG. 11A, mostrándose la tuerca y el tornillo mostrados en una posición aflojada y en una posición apretada, respectivamente, mostrándose el tornillo en la parte izquierda y mostrándose la tuerca en la parte derecha... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) de fijación para fijar una pluralidad de piezas a trabajar entre sí, que comprende:

un tornillo (12) que tiene un cuerpo alargado (16) adaptado para estar colocado en aberturas alineadas en las piezas a trabajar, terminando el cuerpo (16) en un extremo en una cabeza aumentada (22) e incluyendo

una porción roscada (24) que tiene una pluralidad de roscas externas (26) del tornillo, estando definidas las roscas (26) de tornillo del tornillo (12) por una pluralidad de crestas (32) y una pluralidad de raíces (34) , estando unida una de la pluralidad de crestas (32) a una correspondiente de la pluralidad de raíces (34) por medio de un flanco (36) de soporte, estando fabricado el tornillo (12) de un primer material; y

una tuerca (14) que tiene una pluralidad de roscas internas (30) de la tuerca, estando definidas las roscas

(30) de la tuerca por una pluralidad de crestas (38) y una pluralidad de raíces (40) , estando unida una de la pluralidad de crestas (38) de las roscas (30) de la tuerca a una correspondiente de la pluralidad de raíces

(40) de las roscas (30) de la tuerca por medio de un flanco (42) de soporte, estando dimensionadas y formadas las roscas (30) de la tuerca para acoplarse de forma roscada a las roscas (26) del tornillo, estando fabricada la tuerca (14) de un segundo material que es más blando que el primer material del

tornillo (12) , por lo que, cuando se gira la tuerca (14) en el tornillo (12) , las roscas (26) del tornillo y las roscas (30) de la tuerca están en una posición mutua desapretada con y los flancos (42) de las roscas (30) de la tuerca se ajustan a los flancos opuestos (36) de las roscas (26) del tornillo, de forma que no se requiere ningún par para girar la tuerca (14) en el tornillo (12) , y

por lo que, cuando los flancos (36) de las roscas (26) del tornillo y los flancos (42) de las roscas (30) de la

tuerca están acoplados completamente y la tuerca (14) es apretada sobre el tornillo (12) , cada una de la pluralidad de crestas (32) de las roscas (26) del tornillo se embebe en uno correspondiente de la pluralidad de flancos (42’) de soporte de las roscas (30) de la tuerca y cada una de la pluralidad de crestas (38) de las roscas (30) de la tuerca se deforma y fluye al interior de una raíz correspondiente de la pluralidad de raíces

(34) de las roscas (26) del tornillo para crear un contacto completo entre las roscas (30) de la tuerca y las

roscas (26) del tornillo, de forma que se impide que la tuerca (14) se mueva en una dirección transversal a un eje longitudinal del tornillo (12) .

2. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que el primer material del tornillo

(12) es acero al carbono medio aleado.

3. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 2, en el que el segundo material de la tuerca

(14) está seleccionado del grupo que consiste en acero bajo en carbono, acero bajo en carbono aleado, acero al carbono medio, y acero al carbono medio aleado.

4. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que el primer material del tornillo

(12) es acero al carbono medio.

5. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que la relación de la dureza del 35 tornillo (12) con respecto a la dureza de la tuerca (14) es aproximadamente 4:3.

6. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que la tuerca (14) incluye una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rb 75 hasta aproximadamente Rb 95.

7. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que el tornillo (12) es un tornillo (12)

de Calidad 8 que tiene una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rc 33 hasta aproximadamente Rc 40 39.

8. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que el tornillo (12) es un tornillo (12) de Clase 10.9 que tiene una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rc 33 hasta aproximadamente Rc

39.

9. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que el tornillo (12) es un tornillo (12) 45 de Calidad 5 que tiene una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rc 24 hasta aproximadamente Rc

34.

10. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que el tornillo (12) es un tornillo (12) de Clase 8.8 que tiene una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rc 24 hasta aproximadamente Rc

34.

50 11. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 5, en el que la tuerca (14) incluye una dureza en el intervalo desde aproximadamente Rb 53 hasta aproximadamente Rb 75.

12. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que las roscas (30) de la tuerca incluyen una rosca unidireccional y las roscas (26) del tornillo incluye una rosca unidireccional.

8

13. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 1, en el que las roscas (30) de la tuerca incluyen una rosca bidireccional y las roscas (26) del tornillo incluyen una rosca bidireccional.

14. El sistema (10) de fijación como se reivindica en la Reivindicación 13, en el que las roscas (30) de la tuerca incluyen un ángulo comprendido entre los lados de aproximadamente 50 grados y, preferentemente, un ángulo comprendido entre los lados de aproximadamente 80 grados.