Acoplamiento mediante tornillo cónico.

Acoplamiento mediante tornillo entre dos cuerpos, uno de los cuales tiene una rosca de tornillo exterior y otrotiene una rosca de tornillo interior complementaria de ella,

cuyas roscas de tornillo están superpuestas por ejemplosobre dos superficies de base de un cono truncado que se estrechan y se ensanchan de forma regular en ladirección de un eje central, en donde la sección longitudinal de cada una de estas roscas de tornillo con relación aleje central son una función periódica univalente que es continua al menos en los puntos de inflexión,en el que

la primera derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es unafunción continua;

la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es unafunción continua; y

la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo con relación al eje central es una funcióncontinua al menos en la zona de los puntos de inflexión;

caracterizado porque

la función se calcula sobre la base de una serie de Fourier,

los armónicos por encima de un número de orden escogido, por ejemplo 5, son ignorados,

resulta que las roscas de tornillo están en contacto mutuo sobre una zona superficial que difiere del contacto en unalínea.

Acoplamiento mediante tornillo cónico La invención se refiere a un acoplamiento mediante tornillo entre dos cuerpos, uno de los cuales tiene una rosca de tornillo exterior y el otro tiene una rosca de tornillo interior complementaria, cuyas roscas de tornillo están superpuestas sobre dos superficies de base de cono truncado, por ejemplo, que se estrechan y se amplían respectivamente de forma regular en la dirección de un eje central, en donde la sección longitudinal de cada una de estas roscas de tornillo con relación al eje central son una función univalente periódica que es continua al menos en los puntos de inflexión, y la primera derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es una función continua; la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es una función continua; y la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo con relación al eje central es una función continua al menos en la zona de los puntos de inflexión.

Tal acoplamiento mediante tornillo es conocido a partir del documento US-A-4.496.174, y ha estado comercialmente disponible durante muchos años.

Este acoplamiento conocido comprende unas roscas de tornillo con una sección longitudinal con relación al eje central que constan de unos arcos circulares mutuamente alternantes que en la mayoría de los casos son idénticos.

El inconveniente de de tal acoplamiento mediante tornillo conocido es que los hilos de las roscas de tornillo están en contacto entre sí en una línea, por lo que la presión de contacto es grande en el modo activo del acoplamiento y puede dar lugar a una deformación plástica de las superficies de contacto.

Es un objeto de la invención realizar un acoplamiento mediante tornillo del tipo descrito de modo que las zonas de contacto no hagan contacto en una línea sino que el contacto de una con otra sea por una superficie, para que la presión de contacto se reduzca sustancialmente y su deformación plástica se considere casi nula.

Es un fin adicional de la invención realizar un acoplamiento mediante tornillo del tipo descrito de modo que no haya peligro de fuga en el caso de una función de sellado para un medio a presión.

De acuerdo con la invención los fines antes expuestos se consiguen principalmente con el acoplamiento mediante tornillo del tipo expuesto, el cual tiene la característica de que la función se calcula sobre la base de una serie de Fourier, en la que los armónicos por encima de un número de orden máximo elegido, por ejemplo 5, son ignorados, lo que da lugar a que las roscas de tornillo estén en contacto mutuo sobre una zona sustancialmente superficial que difiere del contacto en una línea.

Por motivos prácticos y con el fin de evitar bordes y transiciones afilados que pudieran dar lugar a unas excesivas tensiones y a la rotura del material, el acoplamiento mediante tornillo de acuerdo con la invención tiene la característica especial de que los armónicos por encima de un número de orden máximo elegido, por ejemplo 5, son ignorados. La omisión de los armónicos tiene lugar durante el proceso de diseño en la dirección de los términos en un orden de mayor a menor, hasta alcanzar la precisión técnica que se pueda conseguir.

A partir del documento US-B-6 371.709 se conoce una rosca de tornillo, que tiene una forma de rosca que incluye una arista que sube desde la raíz hasta la cresta, y la cresta tiene dos picos, separados por un seno, cuya profundidad es menor que la altura de la arista desde la raíz a la cresta. Tiene un uso particular como tornillo para madera y es especialmente adecuada para la fijación de carriles a las traviesas.

De este modo, esta referencia de la técnica anterior no se refiere a un acoplamiento mediante tornillo entre dos cuerpos que tienen unas roscas de tornillos que cooperan mutuamente. La rosca de tornillo de acuerdo con este documento de la técnica anterior se describe como la suma de dos formas de onda sinusoidal a lo largo de un intervalo angular limitado. Esto es diferente a partir de la invención, de acuerdo con la cual las funciones se calculan sobre la base de una serie de Fourier, en la que los armónicos por encima de un número de orden máximo elegido son ignorados de tal forma que las rosca de tornillo están en contacto mutuo sobre una zona de superficie sustancial que difiere del contacto en una línea.

Por otra parte, se hace referencia al documento WO-A-00/19056. El acoplamiento de rosca de acuerdo con esta referencia de la técnica anterior no se basa en una serie de Fourier. La especificación no da indicación alguna relativa al contacto de las roscas que cooperan que tiene lugar sobre una zona de superficie sustancial diferente del contacto en una línea. Como el desplazamiento angular relativo de los dos cuerpos en este acoplamiento mediante tornillo de la técnica anterior está limitado por las superficies de apoyo o impacto que cooperan, la zona de la superficie de contacto en la posición operativa de los dos cuerpos será en forma de línea de contacto, diferente de las enseñanzas de la invención.

En una realización determinada la conexión mediante tornillo puede además tener la característica especial de que ambas roscas de tornillo sean sustancialmente idénticas.

De acuerdo con el invento la conexión mediante tornillo puede tener además la característica especial de que la función sea simétrica a lo largo de la superficie de la base.

Una realización que satisface dichas opciones expuestas simultáneamente tiene la característica especial de que la función es una función sinusoidal.

Una realización práctica tiene la característica de que el acoplamiento mediante tornillo se dimensiona de forma que, después de la inserción de la rosca de tornillo exterior en la rosca de tornillo interior, los cuerpos tienen que ser girados un ángulo de giro menor de 360º uno con relación al otro con el fin de bloquear un posterior giro.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la conexión mediante tornillo tiene la característica de que el ángulo de giro está comprendido en el intervalo de aproximadamente 70º-240º.

Esta última realización puede además tener la característica de que el ángulo de giro está comprendido en el intervalo de aproximadamente 120º-180º.

Sobre la base de consideraciones de la ciencia de los materiales, la conexión mediante tornillo puede tener la característica de que el semiángulo en el vértice del cono tangente de las superficies de la base sea considerablemente menor en cada posición axial que el ángulo de corte natural de los materiales aplicados con una tensión de torsión.

Esta última realización puede tener la característica especial de que dicho ángulo de corte llegue a ser de 45º y el semiángulo en el vértice tenga un valor como máximo de aproximadamente 30º.

Esta última variante preferiblemente tiene la característica especial de que el valor del ángulo en el vértice llega a ser de hasta aproximadamente 15º±50%.

Como se ha expuesto antes, uno de los fines de la invención es diseñar un acoplamiento mediante tornillo de modo que forme de modo natural un sellado excelente para un medio a presión. No obstante, puede ser ventajoso mejorar el medio de sellado todavía más. Para este fin el acoplamiento mediante tornillo de acuerdo con la invención puede tener la característica especial de que el medio de sellado se añada al acoplamiento mediante tornillo, por ejemplo una capa de cobertura de un material flexible tal como caucho o un PTFE, o un material viscoso o pastoso, por ejemplo Molykote®.

Por ejemplo, en el caso en que los cuerpos son varillas que están mutuamente acopladas por medio de un acoplamiento mediante tornillo de acuerdo con el invento, puede ser importante, al menos en la posición del acoplamiento mediante tornillo aumentar la rigidez a la flexión del acoplamiento mediante tornillo. A este respecto, el acoplamiento mediante tornillo de acuerdo con la invención puede tener la característica de que cada uno de los dos cuerpos tenga una superficie de contacto, y las dos superficies de contacto presionen una contra otra en el modo activo del acoplamiento mediante tornillo y de este modo aumenten la rigidez a la flexión del acoplamiento mediante tornillo.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, el acoplamiento mediante tornillo comprende un medio de bloqueo para bloquear el acoplamiento mediante tornillo contra el giro inverso relativo no deseado de los cuerpos.

Este acoplamiento mediante tornillo puede tener la característica particular de que el medio de bloqueo comprenda... [Seguir leyendo]

1. Acoplamiento mediante tornillo entre dos cuerpos, uno de los cuales tiene una rosca de tornillo exterior y otro tiene una rosca de tornillo interior complementaria de ella, cuyas roscas de tornillo están superpuestas por ejemplo sobre dos superficies de base de un cono truncado que se estrechan y se ensanchan de forma regular en la dirección de un eje central, en donde la sección longitudinal de cada una de estas roscas de tornillo con relación al eje central son una función periódica univalente que es continua al menos en los puntos de inflexión,

en el que la primera derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es una función continua;

la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo a lo largo de la superficie de la base es una función continua; y

la segunda derivada de la sección longitudinal de cada rosca de tornillo con relación al eje central es una función continua al menos en la zona de los puntos de inflexión;

caracterizado porque la función se calcula sobre la base de una serie de Fourier,

los armónicos por encima de un número de orden escogido, por ejemplo 5, son ignorados,

resulta que las roscas de tornillo están en contacto mutuo sobre una zona superficial que difiere del contacto en una línea.

2. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 1, en donde las roscas de tornillo son sustancialmente iguales.

3. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en una u otra de las anteriores reivindicaciones, en donde la función es simétrica a lo largo de la superficie de la base.

4. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 3, en donde la función es una función sinusoidal.

5. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde el acoplamiento mediante tornillo está dimensionado de modo que, tras la inserción de la rosca de tornillo exterior en la rosca de tornillo interior, los cuerpos tienen que ser girados un ángulo de giro menor de 360º uno con relación a otro con el fin de bloquear un posterior giro.

6. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 5, en donde el ángulo de giro está comprendido en el intervalo de aproximadament.

70. 240º.

7. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 5, en donde el ángulo de giro está comprendido en el intervalo de aproximadamente 120º-180º.

8. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde el semiángulo en el vértice del cono tangente de las superficies de la base es considerablemente menor en cada posición axial que el ángulo de corte natural de los materiales a los que se ha aplicado una tensión de torsión.

9. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 8, en donde dicho ángulo de corte llega a ser de 45º y el semiángulo del vértice tiene un valor máximo de aproximadamente 30º.

10. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde el valor del semiángulo tiene un valor de aproximadamente 15º±50º.

11. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde se añade un medio de sellado al acoplamiento mediante tornillo, por ejemplo una capa de cobertura de un material flexible tal como caucho o un PTFE, o un material viscoso o pastoso, por ejemplo Molykote®.

12. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde cada uno de los dos cuerpos tiene una superficie de contacto, cuyas dos superficies de contacto presionan una contra otra en el modo activo del acoplamiento mediante tornillo, y de este modo se aumenta la rigidez a la flexión del acoplamiento mediante tornillo.

13. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende un medio de bloqueo para bloquear el acoplamiento mediante tornillo contra un giro inverso relativo no deseado de los cuerpos.

14. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 13, en donde el medio de bloqueo comprende un anillo con una superficie interior no redonda que puede deslizar y ser fijado sobre el acoplamiento mediante tornillo, cuya superficie interior actúa conjuntamente con las correspondientes superficies exteriores formadas complementariamente alrededor de las respectivas roscas de tornillo, cuyas superficies exteriores descansan al menos sustancialmente en un plano imaginario en el modo activo del acoplamiento mediante tornillo.

15. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 14, en donde dicha superficie interior y dicha superficie exterior son planas.

16. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 13, en donde el medio de bloqueo comprende un medio de fricción.

17. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 16, en donde el medio de fricción comprende un elemento de fricción presente en un cuerpo, por ejemplo un anillo de caucho en la zona del acoplamiento mediante tornillo, cuyo elemento de fricción se añade a uno de los dos cuerpos, y cuyo elemento de fricción ejerce algo de presión sobre una superficie de contacto opuesta del otro cuerpo en el modo activo del acoplamiento mediante tornillo.

18. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde un cuerpo es un tornillo que comprende una cabeza antihundible con una forma principal más o menos de cono truncado que corresponde a la superficie de la base, y un extremo provisto de rosca con una rosca de tornillo que está superpuesta sobre una superficie de base cilíndrica, en donde dicho plano principal tiene el mismo eje central que dicha superficie de la base y el paso de una rosca de tornillo es el mismo que el de la otra rosca de tornillo.

19. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 18, en donde la rosca de tornillo superpuesta sobre la base cilíndrica es de tipo discreto.

20. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde se añade un pasador de posicionamiento central a la rosca de tornillo exterior y se añade una cavidad central a la rosca de tornillo interior, en la cual se ajusta y en la que puede ya ser insertado el pasador de posicionamiento antes de que las roscas de tornillo entren mutuamente en contacto.

21. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde al menos una de las roscas de tornillo tiene al menos una zona que se extiende a lo largo de la superficie de la base que está libre de al menos la mayoría de la parte saliente de la rosca de tornillo y de este modo forma un paso para un medio, por ejemplo un medio de enfriamiento.

22. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde se ha formado una rosca de tornillo mediante el uso de una broca impulsada giratoriamente, una cabeza de fresado esférica, una herramienta de mecanizado por electroerosión o similar, modelada de acuerdo con la forma deseada de la rosca de tornillo, la cual es impulsada en dirección axial y en dirección radial y avanza sucesivamente a través de un camino que gira con relación al cuerpo en cuestión.

23. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde el acoplamiento mediante tornillo es un acoplamiento entre dos tubos a través de los cuales puede fluir un medio, en donde las superficies interiores se conectan mutuamente entre sí sin estrechamiento, obstrucción o interrupción apreciables, de forma que el medio que fluye a través de los tubos puede pasar por el acoplamiento mediante tornillo con una interrupción despreciable.

24. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en donde las superficies de la base son planas, por lo que adoptan la forma de conos truncados con unos ángulos de vértice de 2x90º.

25. Acoplamiento mediante tornillo reivindicado en la reivindicación 24, en donde el acoplamiento mediante tornillo está dimensionado de modo que, tras la inserción de una rosca de tornillo en la otra rosca de tornillo, los cuerpos tienen que ser girados uno con respecto a otro un ángulo de giro menor de 90º, preferiblemente menor de 45º, y todavía más preferiblemente menor de 22º, con el fin de bloquear un giro posterior.