ES2202791T3 - Tuerca de bloqueo positivo y micrometrico automatico. - Google Patents
Tuerca de bloqueo positivo y micrometrico automatico.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UNA TUERCA CON BLOQUEO POSITIVO Y MICROMETRICO AUTOMATICO PENSADA PARA SER ATORNILLADA SOBRE UN ARBOL (1)(23)(6) DOTADO DE UNA PARTE ACANALADA (2)(24)(59). LA TUERCA CONSTA DE SEGMENTOS DE FRENO (15)(37)(44) PROVISTOS AL MENOS DE UN DIENTE (19)(41)(58) Y DESTINADOS A INMOVILIZAR LA TUERCA (4)(26)(54) EN ROTACION SOBRE EL ARBOL; DICHOS SEGMENTOS DE FRENO (15)(37)(44) VAN ARTICULADOS CADA UNO EN SU PROPIA RANURA (10)(32)(55) DE LA TUERCA (4)(26)(54) SOBRE SUS PROPIOS EJES DE ROTACION (20)(42)(50) SOLIDARIZADOS A LA TUERCA (4)(26)(54) Y MOVILES ENTRE UNA PRIMERA POSICION DE BLOQUEO Y UNA SEGUNDA POSICION DE BLOQUEO. SE CARACTERIZA, POR UNA PARTE, POR QUE LOS DISTINTOS SEGMENTOS DE FRENO (15)(37)(44) ESTAN SOMETIDOS DE FORMA PERMANENTE A LA ACCION DE UN UNICO ANILLO CIRCULAR ELASTICO O DE UN RESORTE TORICO CERRADO (21)(43)(45) QUE LES OBLIGA A INTRODUCIR SUS DIENTES EN LAS OQUEDADES CORRESPONDIENTES DE LAS ACANALADURAS (3)(25)(69) Y, POR OTRA, POR QUE LA TUERCA (4)(26)(54) PUEDE SER MANIPULADA CON UNA SIMPLE LLAVE COMERCIAL, EN LA MEDIDA EN QUE LA FORMA DE SU PERFIL INTERNO ESTE CERRADA.
Description
Tuerca de bloqueo positivo y micrométrico
automático.
La publicación WO 93/05307 del 2 de septiembre
1992, describe una tuerca de bloqueo positivo automático destinada
a ser roscada sobre un árbol que presenta un fileteado acanalado,
comprendiendo dicha tuerca un elemento de freno, que presenta unas
acanaladuras en el diámetro interno, destinada a inmovilizar la
tuerca en rotación sobre el árbol, estando este elemento de freno
contenido en un hueco de la tuerca y siendo móvil axialmente entre
dicho hueco entre una primera posición de bloqueo y una segunda
posición de desbloqueo, en el cual el elemento de freno está
constituido por varios segmentos de anillo acanalado, estando los
diferentes segmentos solidarizados por un aro circular elástico.
Esta publicación describe, en la primera forma de
realización, que el desengranado de las acanaladuras de los
segmentos del elemento de freno con las acanaladuras del árbol se
obtiene por un movimiento radial y que en una segunda forma de
realización puede también ser obtenido por un movimiento rotatorio
de los segmentos del elemento de freno alrededor de ejes
geométricos que atraviesan perpendicularmente y en su centro la
sección recta del aro elástico que permite la solidarización de los
diferentes segmentos.
El objeto de la presente invención se refiere
principalmente a una mejora de la segunda forma de realización de
dicha publicación.
Se conocen ya numerosos tipos de tuercas con
bloqueo positivo de las que por ejemplo el más clásico es una
tuerca almenada asociada a un pasador dispuesto a través de un
orificio del árbol sobre el cual está roscado la tuerca y que se
extiende a la vez en este orificio y en dos almenados de la
tuerca.
Este tipo particular de tuerca presenta
inconvenientes inherentes a su estructura, en particular una
resistencia insuficiente, un mal comportamiento a las vibraciones y
una eficacia limitada.
Se ha aportado un perfeccionamiento introduciendo
un elemento de freno en la tuerca con bloqueo positivo. Este tipo
de tuerca se describe en particular en los documentos
FR-A-2 358 581 y
US-A-4 328 720.
El documento EP 0 102 898 describe un ejemplo
particular de dispositivo de tuerca con bloqueo positivo automático
destinado a ser inmovilizado en rotación sobre el árbol y que
comprende un elemento de freno.
En este documento, el elemento de freno se
presenta en forma de un anillo fileteado prisionero en un hueco de
la tuerca con el cual es solidario en rotación. El anillo presenta
unas acanaladuras a lo largo del fileteado interior que están
destinadas a cooperar con las acanaladuras complementarias del
árbol cuando los fileteados del anillo y de la tuerca están en
fase.
Sin embargo, la eficacia de dicha tuerca corre el
riesgo de ser comprometida bajo el efecto de las vibraciones.
El documento
FR-A-2 321 625 hace referencia a un
dispositivo de frenado de tuerca compuesto principalmente por un
anillo que presenta unas acanaladuras internas y un aro tórico
abierto alojado en una garganta circular situada en la parte externa
de dicho anillo. Se observara por una parte que este anillo es
monobloque, y, por otra parte que este aro desempeña en este caso
la función de un circlip de retención en dicha tuerca a frenar.
El documento
GB-A-547 624 menciona la posibilidad
de un frenado obtenido por la presión de los filetes de la tuerca
sobre las del árbol, presión obtenida por un aro resorte, tórico y
abierto que comprende radialmente una faldilla posterior y solidaria
de la tuerca hecha parcialmente maleable por unos fresados
radiales. Se observará también que la segmentación artificial
obtenida por unos fresados en la tuerca forman parte integral de
esta tuerca. Por otra parte, el frenado obtenido es un frenado
limitado y únicamente basado en las capacidades de fricción del
fileteado de la tuerca con respecto al fileteado del tornillo.
El documento US-830 787, describe
una tuerca provista en su parte posterior de una excrecencia, de
perfil exterior cuadrado, destinado a poder manipularlo con la
ayuda de una llave particular cerrada provista a su vez, de un
recorte interior de un perfil cuadrado de la misma dimensión que el
de la tuerca. Otra particularidad de esta tuerca es, que comprende
en el centro de uno solo de los planos de su perfil cuadrado, una
lengüeta móvil sobre un eje de rotación incorporada a la tuerca.
Esta lengüeta solicitada por la presión de un resorte cilíndrico de
compresión está destinada a pasar a alojarse en la única ranura
practicada en el fileteado del tornillo. La llave particular
presenta en su entrada un mecanizado particular destinado, cuando
tiene lugar el acoplamiento de ésta sobre dicha tuerca, a provocar
la basculación de la lengüeta sobre su eje de rotación y permitir
así liberarla de la ranura del tornillo a fin de poder así
desplazarla sobre el tornillo.
Se percibe muy rápidamente los inconvenientes de
una tuerca de este tipo que, por una parte, solo ofrece una
posibilidad de enclavamiento cada 360º o sea cada vuelta de
tuerca.
El documento US-1.414.761
presenta una tuerca similar a la anterior que no presenta siempre
una sola lengüeta de antirrotación sino que se diferencia de la
anterior:
- -
- por su forma exterior hexagonal;
- -
- por la necesidad de utilizar una llave con moleta que provoca, cuando tiene lugar su puesta en posición, la basculación de la lengüeta antirrotación;
- -
- por la posibilidad de mecanizar sobre el tornillo un gran número de ranuras que prevén aumentar el número de posiciones de bloqueo sobre los 360º de una vuelta de tuerca.
Se observa a continuación que esta tuerca no
presenta y por otra parte no puede siempre presentar más que una
sola lengüeta antirrotación, por la concepción del utillaje de
colocación preconizado en el ejemplo, una llave de moleta, el número
de posiciones de bloqueo en una vuelta de tuerca será siempre y
exclusivamente limitado al número de ranuras sobre el tornillo;
además, la obligación de tener que utilizar una llave de moleta
restringe la aplicación de dicho tipo de tuerca a solamente los
puntos donde esté permitido un amplio acceso lateral a la tuerca,
lo que no es desgraciadamente el caso de la mayoría de las
aplicaciones mecánicas usuales.
Finalmente, el documento EP-0 608
246 B1 describe una tuerca con bloqueo positivo automático
destinado a ser roscado sobre un árbol que presenta un fileteado
acanalado, comprendiendo dicha tuerca un elemento de freno que
presenta unas acanaladuras sobre su diámetro interior y que está
destinada a inmovilizar la tuerca en rotación sobre el árbol,
estando este elemento en freno contenido en un hueco de la tuerca y
siendo móvil axialmente en dicho hueco entre una primera posición
de bloqueo y una segunda posición de desbloqueo caracterizada porque
el elemento de freno está constituido por varios segmentos de
anillo acanalado, estando los diferentes segmentos solidarizados por
un aro circular elástico. Dicha posición de bloqueo corresponde a
la posición en la cual las acanaladuras de cada segmento del
elemento de freno cooperan perfectamente con las acanaladuras
complementarias dispuestas sobre el fileteado del árbol, y
correspondiendo dicha posición de desbloqueo a la posición en las
que las acanaladuras de cada segmento del elemento de freno se
desolarizan totalmente de las acanaladuras dispuestas sobre el
fileteado del árbol. Dicha patente señala, en la primera forma de
realización, que el desengranado de las acanaladuras del elemento de
freno con las acanaladuras del árbol se obtiene por un movimiento
radial de los segmentos del elemento de freno y que en una segunda
forma de realización puede también obtenerse por un movimiento
rotatorio de los segmentos del elemento de freno alrededor de ejes
geométricos que atraviesan perpendicularmente y en su centro la
sección recta del aro elástico que permite a la solidarización de
los diferentes segmentos. Aunque esta segunda forma de realización
sea perfectamente funcional, no resulta menos verdadero en la
práctica que la rotación de cada uno de los segmentos en el espacio
provoca un desplegado de su conjunto de una envergadura
considerable. Además, debiendo efectuarse este desplegado en el
interior de un hueco practicado en la parte posterior de la tuerca
propiamente dicha, las dimensiones exteriores de la tuerca
necesitan ser determinadas en consecuencia y se puede entonces
obtener una tuerca anormalmente sobredimensionada en comparación
con una tuerca estándar del comercio de la misma dimensión de
fileteado, como corolario el prejuicio de un peso de conjunto que
puede ser mucho más importante.
La presente invención prevé no solamente
proporcionar una tuerca perfeccionada que pueda bloquearse de forma
segura y eficaz sobre un árbol, que no presente los inconvenientes
de las tuercas de la técnica anterior, siendo el bloqueo de tipo
positivo y micrométrico automático pero también, optimizar las
características de la segunda forma de realización de la invención
descrita en el documento WO 93/05307.
En particular, la presente invención prevé
también proporcionar una tuerca perfeccionada destinada a unas
aplicaciones que presentan unos niveles de vibraciones elevados y
sobretodo unas vibraciones de rotación que pueden ser muy elevadas.
La tuerca según la presente invención tendrá incluso tendencia a
amortiguar las vibraciones a las cuales es sometida y a bloquearse
tanto más fuerte cuando aumenta la velocidad, dado que los
segmentos de freno, por una adecuada repartición de su masa, están
en desequilibrio con respecto a su eje de rotación, de manera que
se cree, en el caso de aplicaciones giratorias, por el fenómeno de
la fuerza centrífuga, una fuerza radial, que actúa sobre cada
segmento en el sentido de bloqueo y que será tanto más importante
cuando más grande sea la velocidad de rotación.
La invención presenta las características según
la reivindicación 1.
Otras características se describen en unas
reivindicaciones dependientes.
Se considera que el fenómeno de desplegado del
conjunto de los segmentos de envergadura considerable tal como el
descrito en la publicación WO 93/05307 puede fácilmente ser
contrariado mediante la aplicación de las dos cláusulas siguientes,
a saber: por una parte reducir sobre cada uno de los segmentos el
número de dientes a su más simple expresión, en particular a un
solo diente, reduciendo al mismo tiempo simultáneamente el ángulo
de arco de segmento en la misma proporción y, por otra parte
realizar la rotación de cada uno de los segmentos ya no alrededor
de ejes virtuales, sino alrededor de ejes reales tales como unos
pivotes solidarizados a la tuerca y que atraviesan libremente, por
un orificio practicado, cada uno su propio segmento o también
alrededor de topes formados por la unión de dos superficies, tal
como el fiel de una balanza sobre su cuchilla.
Pudiendo entonces los segmentos cada uno e
independientemente bascular alrededor de estos ejes reales están de
más, provistos de una abertura en la cual se acopla un aro circular
elástico o resorte tórico cerrado, que permite solicitar radialmente
de forma permanente los diferentes segmentos de freno presionando
firmemente su diente en uno de los huecos correspondientes de las
acanaladuras del árbol. Este aro circular elástico o resorte tórico
cerrado está pretensado en una ranura circular situada en una zona
troncocónica en la parte posterior y exterior de la tuerca y encaja
simultáneamente al paso de cada una de las ranuras radiales
practicadas en la tuerca, con la abertura mecanizada en cada uno de
los segmentos de freno.
Además, las patas de los segmentos de freno,
reducidas al espesor de un diente, sobresalen ligeramente del
perfil exterior hexagonal u otro, de la tuerca y preferentemente en
el caso presente, a los vértices del hexágono.
Debe subrayarse que, el perfil exterior de la
tuerca no se limita a la forma hexagonal y que puede ser de
cualquier otra forma, y de similitud perfecta de su perfil exterior
con el perfil interior, obligatoriamente cerrado de la herramienta
de instalación.
Resulta de ello que el acoplamiento de dicha
herramienta sobre la tuerca, provocará inevitablemente a su paso un
enganchado con cada una de las patas de segmento que sobresalen de
los vértices del perfil hexagonal u otro de la tuerca, lo que tendrá
por resultado la basculación de cada uno de los segmentos alrededor
de su eje propio. Esto tendrá como consecuencia, por una parte el
escamoteo de cada una de las patas en el interior del perfil
exterior hexagonal u otro de la tuerca dejando así a la herramienta
acoplarse más o menos libremente sobre la tuerca debido a la
reacción del resorte tórico y, por otra parte la subida radial del
diente de manera que la tuerca pueda sin volumen ser acoplado sobre
el fileteado de un árbol acanalado.
El fenómeno cinemático inverso que consiste en
desacoplar la herramienta de la tuerca, una vez esté instalado
sobre el árbol, liberara cada uno de los segmentos del esfuerzo que
le era aplicado por la herramienta y les dejará la libertad de
pivotar cada uno alrededor de su eje propio bajo el efecto del
esfuerzo radial del resorte tórico cerrado forzando cada uno de los
segmentos a introducir su diente en el hueco que le está enfrentado
en las acanaladuras del árbol.
Aunque los flancos del único diente sobre cada
uno de los segmentos puedan ser de forma inclinada, se prefiere,
con el fin de obtener un frenado franco y positivo, unos flancos
rectos que pasaran entonces perfectamente a encajar con los huecos
de la misma forma de las acanaladuras del árbol.
Se describirá además una segunda forma de
realización de la presente invención que consiste en prever las
acanaladuras del árbol en el interior de un mandrilado situado en
éste.
Se describirá también una tercera forma de
realización preferida de la presente invención que consiste en, por
una parte, suprimir la necesidad de los pivotes de rotación que
atraviesan cada segmento de freno reemplazándolos por unas aristas
fijas, formadas por la intersección de dos caras, alrededor de las
cuales pivotarán los segmentos de freno, y por otra parte, obtener
una tuerca que, cualquiera que sea su posición angular sobre el
tornillo proporciona al usuario el seguro de estarse siempre
bloqueada.
La presente invención se comprenderá mejor con la
ayuda de la descripción que sigue dada a título de ilustración y
por medio de los juegos de dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del árbol según la figura 2;
- la figura 2 representa una vista en alzado
lateral del árbol, en semisección y semivista según la línea
I-I de la figura 1;
- la figura 3 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera de la tuerca según la primera forma
de realización;
- la figura 4 representa una vista en alzado
lateral de la tuerca según la prmera forma de realización, en
semisección y semivista según la línea II-II de la
figura 3;
- la figura 5 representa una vista en alzado
lateral explosionada de la tuerca según la primera forma de
realización en semisección y semivista;
- la figura 6 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del resorte tórico cerrado;
- la figura 7 representa una vista en sección del
árbol y de la tuerca en posición desbloqueada según la primera
forma de realización y según la línea III-III de la
figura 8;
- la figura 8 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto árbol, tuerca, en
posición desbloqueada y en sección del casquillo de apriete según la
primera forma de realización;
- la figura 9 representa una vista ampliada de
una zona intercara: diente de segmento con perfil de acanaladuras
machos del árbol, en posición desbloqueada;
- la figura 10 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición desbloqueada según la primera
forma de realización y según la línea IV-IV de la
figura 8;
- la figura 11 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del árbol y de la tuerca en posición
bloqueada según la primera forma de realización;
- la figura 12 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto árbol, tuerca en
posición bloqueada según la primera forma de realización;
- la figura 13 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición bloqueada según la primera
forma de realización y según la línea V-V de la
figura 12;
- la figura 14 representa una vista ampliada de
una zona intercara: diente de segmento con perfil de acanaladuras
macho del árbol, en posición bloqueada;
- la figura 15 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición bloqueada según la primera
forma de realización y según la línea V-V de la
figura 12, en un caso en que el número de huecos de las acanaladuras
del macho árbol no es un múltiplo entero del número de
segmentos;
- las figuras 16, 17 y 18 representan diferentes
vistas ampliadas de una zona de intercaras: diente de segmento con
perfil de acanaladuras macho del árbol;
- la figura 19 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del árbol según la figura 20;
- la figura 20 representa una vista en alzado
lateral del árbol en semisección y semivistas según la línea
VI-VI de la figura 19;
- la figura 21 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera de la tuerca según la segunda forma
de realización;
- la figura 22 representa una vista en alzado
lateral de la tuerca según la segunda forma de realización, en
semisección y semivista según la línea VII-VII de la
figura 21;
- la figura 23 representa una vista en alzado
lateral explosionada de la tuerca según la segunda forma de
realización en semisección y semivista;
- la figura 24 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del resorte tórico cerrado;
- la figura 25 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición desbloqueada y según la
segunda forma de realización y según la línea
VIII-VIII de la figura 26;
- la figura 26 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto árbol, tuerca en
posición desbloqueada y en sección del casquillo de apriete según la
segunda forma de realización;
- la figura 27 representa una vista ampliada de
una zona de intercara: diente de segmento con perfil de
acanaladuras hembras del árbol, en posición desbloqueada;
- la figura 28 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición desbloqueada según la segunda
forma de realización y según la línea IX-IX de la
figura 26;
- la figura 29 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del árbol y de la tuerca en posición
bloqueada según la segunda forma de realización;
- la figura 30 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto
árbol-tuerca en posición bloqueada según la segunda
forma de realización;
- la figura 31 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición bloqueada según la segunda
forma de realización y según la línea X-X de la
figura 30;
- la figura 32 representa una vista ampliada de
una zona de intercara: diente de segmento con perfil de
acanaladuras hembras del árbol, en posición
\hbox{bloqueada;}
- la figura 33 representa una vista en sección
del árbol y de la tuerca en posición bloqueada según la segunda
forma de realización y según la línea X-X de la
figura 30, en un caso en que el número de huecos de las acanaladuras
hembras del árbol no es un múltiplo entero del número de
segmentos;
- las figuras 34, 35 y 36 representan diferentes
vistas ampliadas de zonas de intercaras: diente de segmento con
perfil de acanaladuras hembras del árbol;
- la figura 37 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera del árbol y de la tuerca en posición
bloqueada según la tercera forma de realización preferida;
- la figura 38 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto
árbol-tuerca en posición bloqueada según la tercera
forma de realización y según la línea XI-XI de la
figura 37;
- la figura 39 representa, en una tercera forma
de realización, una vista en alzado lateral por la parte delantera
del árbol y de la tuerca en posición desbloqueada por la llave
cerrada representada en sección sobre la línea
XIII-XIII de la figura 40;
- la figura 40 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista del conjunto árbol, tuerca en
posición desbloqueada por la llave cerrada según la tercera forma de
realización y según la línea XII-XII de la figura
39;
- la figura 41 representa una vista ampliada en
alzado lateral del eje de rotación de un segmento de freno formado
por la intersección del chaflán de fileteado interno de la tuerca
con el fondo plano de una ranura radial fresada en la tuerca;
- la figura 42 representa una vista en alzado
lateral por la parte delantera de una posibilidad de árbol que
presenta unas acanaladuras en su mismo fileteado;
- la figura 43 representa una vista en alzado
lateral de la posibilidad de árbol que presenta acanaladuras en su
mismo fileteado;
- la figura 44 representa una vista en sección de
una posibilidad de árbol que presenta unas acanaladuras en extremo
según la línea XIV-XIV de la figura 45;
- la figura 45 representa una vista en alzado
lateral en semisección y semivista de la posibilidad de árbol que
presenta acanaladuras en extremo;
- la figura 46 representa una vista en sección de
una posibilidad de árbol perforado según la línea
XV-XV de la figura 47;
- la figura 47 representa una vista en alzado
lateral de la posibilidad de árbol perforado;
- la figura 48 representa una vista en alzado
lateral el semisección y semivista de la tuerca en posición
bloqueada sobre su árbol según las tres formas de realización.
La figura 2 representa un árbol fileteado 1 sobre
el cual se acoplará una tuerca con bloqueo positivo y micrométrico
automático según la presente invención. Debe observarse que la
entrada del árbol 1 presenta en una excrecencia 2 un perfil con
acanaladuras machos 3 que presentan dos huecos con flancos rectos
particularmente bien representados en la figura 1.
La figura 4 representa la tuerca con bloqueo
positivo y micrométrico automático según una primera forma de
realización de la presente invención. La mitad superior de la
figura está representada en sección, la mitad inferior está
representada en alzado lateral.
La tuerca con enclavamiento positivo y
micrométrico automático según la presente invención está designada
por la referencia general 4. Comprende una tuerca propiamente
dicha, de perfil exterior hexagonal u otro, que posee un cuerpo
macizo 5 que presenta un mandrilado central con un fileteado
interno 6 y a partir del cual se extiende hacia la parte posterior
una faldilla 7 que delimita un hueco 8. El hueco 8 es una cavidad
que posee una pared interna cilíndrica 9.
La faldilla 7 presenta un cierto número de
ranuras radiales 10, como mínimo una, que tal como se ha
representado en la figura 3 son angularmente equidistantes. La
figura 4 muestra particularmente bien que estas ranuras están
mecanizadas en la totalidad del espesor de la faldilla 7 y
terminan, en la unión con el cuerpo 5 de la tuerca por una
escotadura 11.
La faldilla 7 presenta además una ranura externa
circular 12 mecanizada en una parte troncocónica externa 13 y está
atravesada por orificios 14 perpendiculares a cada una de las
ranuras 10.
De manera ventajosa, se ha dispuesto en cada una
de las ranuras 10, un segmento de freno 15 como aparece claramente
en la figura 4.
Tal como se destaca en particular en la figura 5,
los segmentos de freno 15, que son además todos idénticos, están
cada uno provistos de una abertura 16 orientada hacia el exterior,
de un orificio 18 y de una rampa 17 de la misma inclinación que la
parte troncocónica 13 de la tuerca 4. Además, como se ha
representado en la figura 3, su parte interna está en forma de
diente 19 de perfil cuadrado para la circunstancia.
Los segmentos de freno 15 estarán, como se ha
representado en la figura 5, introducidos en cada una de las
ranuras 10, de tal manera que los orificios 14 y 18 estén en una
aleación perfecta permitiendo así ser atravesados por los pivotes 20
más visibles en la figura 7.
Las dimensiones de los diámetros de los orificios
14, de los orificios 18 y de los pivotes 20 son determinados de tal
manera, que los pivotes 20 sean firmemente prisioneros de los
orificios 14 y de los segmentos 15 móviles en rotación sobre estos
mismos pivotes 20; los pasadores elásticos, tales como los
representados, reúnen perfectamente estas exigencias y serán por
tanto preferentemente utilizados.
Sobre el ensamblado así constituido puede
entonces ser introducido un anillo elástico que, en el ejemplo, es
un resorte tórico cerrado 21 representado en la figura 6. Este
resorte tórico 21 está dispuesto en la ranura externa circular 12 y
encaja al paso de cada una de las ranuras 10 con la abertura 16 de
cada una de los segmentos 15.
Desde entonces, como se ha representado en la
figura 8, resulta que los segmentos de freno 15 pueden entonces
bajo el efecto de una presión axial ejercida en cada uno de sus
vértices, e independientemente el uno del otro, pivotar
independientemente el uno del otro en un ángulo "alfa" cada
uno alrededor de su propio pivote 20 entre la oposición de un
cierto esfuerzo radial "F" ejercido sobre cada uno de ellos por
el resorte tórico cerrado 21 que, constantemente, tiende a
empujarlos hacia su posición inicial como se ha representado en la
figura 4.
Debe subrayarse también, como se ha representado
en la figura 4, que cada uno de los segmentos de freno 15 sobresale
ligeramente del perfil exterior de la tuerca en un mismo valor
"E" y, que cada una de sus rampas 17 están en perfecta
alineación con la rampa de igual inclinación de la parte
troncocónica 13 de la tuerca 4.
Resulta entonces en la figura 8 que el simple
hecho de acoplar una herramienta 22, de perfil interior hexagonal u
otro, sobre la tuerca así constituida provoca un enganchado
obligatorio con los segmentos de freno 15 que sobresalen en un valor
"E" del perfil exterior hexagonal u otro de la tuerca 4
haciéndoles entonces bascular en un ángulo "alfa" cada uno
alrededor de su propio pivote 20, con como consecuencia la
liberación completa del diente 19 del perfil de acanaladuras machos
3 bien visible en la figura 9; se habla entonces de sistema
desbloqueado que puede moverse libremente en rotación sobre el
árbol. Se puede destacar en la figura 10, que en la circunstancia
el resorte 21 toma una forma poligonal convexa.
Por oposición, tal como se ha representado en la
figura 12, el simple hecho de retirar el casquillo 22 (no
representado) del sistema, provoca gracias a la acción conjugada
del resorte tórico cerrado 21 la basculación en sentido inverso de
los segmentos de freno 15 alrededor de cada uno de su propio pivote
20, con como consecuencia el engranado perfecto del diente 19 con
uno de los huecos que corresponden de las acanaladuras machos 3,
bien visibles en la figura 14; se habla entonces de sistema con
bloqueo positivo automático que no puede ya moverse libremente en
rotación sobre el árbol. Se puede destacar en la figura 13, que en
esta circunstancia, el resorte 21 toma de nuevo su forma circular
inicial.
Debe subrayarse que, cuando el número de huecos
de las acanaladuras 3 del árbol 1 es un múltiplo entero del número
de segmentos de freno 15, todos los segmentos de freno 15 de la
tuerca 4 se encuentran en posición bloqueada y el tipo de bloqueo se
denomina "simple".
Si por el contrario, no es este el caso, y que el
número de huecos de las acanaladuras 3 del árbol 1 no es un
múltiplo entero del número de segmentos de freno 15, por lo menos
un segmento de frenos se encuentra en posición bloqueada y el tipo
de bloqueo se denomina "diferencial" que tendrá por efecto
aumentar considerablemente la precisión angular del bloqueo. Se
puede entonces destacar en la figura 15, que en estas
circunstancias, el resorte 21 toma de nuevo una forma poligonal
convexa pero del que uno de los vértices del polígono está
truncado, y ello resulta del hecho de que los dientes representados
en las figuras 16 y 17, por oposición con el diente representado en
la figura 18, no se encuentra enfrentado a un hueco correspondiente
de las acanaladuras machos 3; se habla entonces de un sistema con
bloqueo positivo y micrométrico automático que ya no puede moverse
libremente en rotación sobre el árbol.
Según una segunda forma de realización, la figura
20 representa un árbol fileteado 23 sobre el cual se acoplará una
tuerca con bloqueo positivo y micrométrico automático según una
segunda forma preferida de la presente invención. Debe observarse
que en su parte interna, el árbol 23 presenta una zona acanalada 24
que presenta un perfil con acanaladuras hembras 25 que presentan
dos huecos con flancos rectos particularmente bien representados en
la figura 19.
La figura 22 representa una tuerca de bloqueo
positivo y micrométrico automático según una segunda forma de
realización preferida de la presente invención. La mitad superior
de la figura está representada en sección, la mitad inferior está
representado en alzado lateral.
La tuerca de bloqueo positivo y micrométrico
automático según la presente invención está designada por la
referencia general 26. Comprende una tuerca propiamente dicha, de
perfil exterior hexagonal u otro, que posee un cuerpo macizo 27 que
presenta un mandrilado central con un fileteado interno 28 y a
partir del cual se extiende hacia la parte posterior una faldilla
29 que delimita un hueco 30. El hueco 30 es una cavidad que posee
una pared interna cilíndrica 31.
La faldilla 29 presenta un cierto número de
ranuras radiales 32, como mínimo una, que tal como se ha
representado en la figura 21 están angularmente equidistantes. La
figura 22 muestra particularmente bien que estas ranuras están
mecanizadas en la totalidad del espesor de la faldilla 29 y
terminan, en la unión con el cuerpo 27 de la tuerca, por una
escotadura 33.
La faldilla 29 presenta además una ranura externa
circular 34 mecanizada en una parte troncocónica externa 35 y está
atravesada por orificios perpendiculares a cada una de las ranuras
32.
De manera ventajosa, se ha dispuesto en cada una
de las ranuras 32, un segmento de freno 37 tal como aparece
claramente en la figura 22.
Tal como se destaca en particular en la figura
23, los segmentos de freno 37, por otra parte todos idénticos,
están cada uno provistos de una abertura 38 orientada hacia el
exterior, de un orificio 40 y de una rampa 39 de igual inclinación
que la parte troncocónica 35 de la tuerca 26. Además, como se ha
representado en la figura 21, su parte interna está en forma de
diente 41 de perfil cuadrado para esta circunstancia.
Los segmentos 37 serán, como se ha representado
en la figura 23, introducidos en cada una de las ranuras 32, de tal
manera que los orificios 36 y 40 estén en una alineación perfecta
permitiendo así ser atravesados por unos pivotes 42 más visibles en
la figura 25.
Las dimensiones de los diámetros de los orificios
36, de los orificios 40 y de los pivotes 42 son determinados de
manera tal que los pivotes 42 estén firmemente prisioneros de los
orificios 36 y los segmentos 37 móviles en rotación sobre estos
mismos pivotes 42; los pasadores elásticos, tales como los
representados, reúnen perfectamente estas exigencias y serán por
tanto preferiblemente utilizados.
En el ensamblaje así constituido puede ser
entonces acoplado un anillo elástico que, en esta circunstancia es
un resorte tórico cerrado 43 representado en la figura 24. Este
resorte tórico 43 está dispuesta en la ranura externa circular 34 y
encaja al paso de cada una de las ranuras 32 con la ranura 38 de
cada uno de los segmentos 37.
Desde entonces, como se representa en la figura
26, resulta que los segmentos de freno 37 pueden entonces, bajo el
efecto de una presión axial ejercida en cada uno de sus vértices,
pivotar independientemente el uno del otro en un ángulo "alfa"
cada uno alrededor de su propio pivote 42 mediante la oposición de
un cierto esfuerzo radial "F" ejercido sobre cada uno de ellos
por el resorte tórico cerrado 43 que, constantemente tiende a
empujarlos hacia su posición inicial tal como se ha representado la
figura 22.
Debe subrayarse también, como se ha presentado en
la figura 22, que cada uno de los segmentos de freno 37 sobresale
ligeramente al perfil exterior de la tuerca en un mismo valor
"E" y, que cada una de sus rampas 39 está en perfecta
alineación con la rampa de igual inclinación de la parte
troncocónica 35 de la tuerca 26.
Resulta entonces de la figura 26, que el simple
hecho de acoplar una herramienta 44, de perfil interior hexagonal u
otro, sobre la tuerca así constituida provoca un enganchado
obligatorio con los segmentos de freno 37 que sobresalen en un valor
"E" del perfil exterior hexagonal u otro de la tuerca 26
haciéndoles entonces bascular en un ángulo "alfa" cada uno
alrededor de su propio pivote 42 con, por consecuencia la liberación
completa del diente 41 del perfil de acanaladuras hembras 25 bien
visible en la figura 27; se habla entonces de sistema desbloqueado
que puede moverse libremente en rotación sobre el árbol. Se puede
destacar en la figura 28, que en esta circunstancia, el resorte 43
toma una forma poligonal convexa.
Por oposición, tal como se ha representado en la
figura 30, el simple hecho de retirar la herramienta 44 (no
representada) del sistema, provoca gracias a la acción conjugada
del resorte tórico cerrado 43 la basculación en sentido inverso de
los segmentos de freno 37 cada uno alrededor de su propio pivote
42, con como consecuencia el engranado perfecto del diente 41 con
uno de los huecos correspondientes de las acanaladuras hembras 25,
bien visible en la figura 32; se habla entonces de sistema con
bloqueo positivo automático que ya no puede moverse libremente en
rotación sobre el árbol.
Se puede destacar en la figura 31, que en esta
circunstancia, el resorte 43 toma de nuevo su forma circular
inicial.
Tal como se ha subrayado en la primera forma de
realización, debe también subrayarse en esta segunda forma de
realización preferida de la invención que, cuando el número de
huecos de las acanaladuras 59 del árbol 23 es un múltiplo entero del
número de segmentos de frenado 37, todos los segmentos de freno se
encuentran en posición bloqueada y el tipo de enclavamiento se
denomina "simple".
Si por el contrario, no es este el caso y que, el
número de huecos de las acanaladuras 59 del árbol 23 no es un
múltiplo entero del número de segmentos de freno 37, por lo menos
un segmento de freno se encuentra en posición bloqueada y el tipo de
bloqueo se denomina "diferencial", que tendrá por efecto
aumentar considerablemente la precisión angular del bloqueo. Se
puede entonces destacar en la figura 33, que en esta circunstancia,
el resorte 43 toma de nuevo una forma poligonal convexa pero de la
que uno de los vértices del polígono está truncado, ello resulta
del hecho de que los dientes representados en las figuras 34 y 35,
por oposición con el diente representado en la figura 36, no se
encuentra frente a un hueco correspondiente de las acanaladuras
hembras 25; se habla entonces de sistema de bloqueo positivo y
micrométrico automático que ya no puede moverse libremente en
rotación sobre el árbol.
Una tercera forma de realización preferida de la
presente invención permitirá, en base a los principios de
funcionamiento enunciados en la descripción de las dos primeras
formas de realización preferidas de la presente invención, ofrecer
las tres ventajas complementarias siguientes: la primera que
consistirá en una supresión pura y simple de los pivotes 20 y 42 de
los segmentos de freno 15 y 37, en el caso de aplicaciones en las
que los esfuerzos mecánicos aplicados sobre los segmentos de freno
15 y 37 lo permitirán, la segunda que proporcionará la posibilidad
de manipular lateralmente la tuerca con la ayuda de una llave
cerrada cuando un acceso axial es imposible y, la tercera que
proporcionará la seguridad de una tuerca siempre bloqueada,
cualquiera que sea su posición angular sobre el árbol.
Se puede destacar también en la figura 38 en la
sección de uno de los segmentos de freno 44, que éstos están todos,
a través de una abertura 46, atravesados por un aro circular
elástico o también resorte tórico cerrado 45. Además, los segmentos
de freno 44 presentan también en su parte delantera, una arista
cóncava 47 constituida por la unión de las partes planas 48 y 49 de
sus caras delanteras. Esta arista cóncava 47 está destinada a
recibir una arista convexa 50 constituida por la unión de la parte
plana 51 y de la parte cónica 52 de la tuerca; estando la parte
cónica 52 materializada por un chaflán circular interno realizado a
la salida del fileteado 53 de la tuerca 54.
El acoplamiento de las aristas 47 y 50, permite
entonces a los segmentos de freno 44 moverse en rotación,
independientemente uno del otro en cada una de sus ranuras 55
radiales a la tuerca, en un ángulo "beta" alrededor de las
aristas convexas 50, que constituyen entonces los ejes propios de
rotación de los segmentos de freno 44.
Se observa entonces en la figura 40 que, al igual
que para las dos primeras formas de realización preferidas de la
presente invención, el simple hecho de acoplar una llave cerrada 56
sobre la tuerca 54 provoca inevitablemente el enganchado de los
segmentos de freno 44 con el perfil interior 57 de la llave
provocando por el mismo hecho la basculación de un ángulo
"beta" de todos los segmentos de freno 44 cada uno alrededor de
su propia arista convexa 50, teniendo esto por efecto, como se ha
representado en la figura 39, liberar cada uno de los dientes 58 de
los segmentos de freno 44 de las acanaladuras 59 del árbol 60
permitiendo así apretar o aflojar la tuerca 54 por una manipulación
radial.
Como corolario y, como se ha representado en la
figura 38, el simple hecho de retirar la llave cerrada 56 de la
tuerca 54 libera los segmentos 44 que, sometidos a la fuerza
"F" del aro elástico o resorte tórico cerrado 45, basculan en
sentido inverso cada uno alrededor de su propia arista convexa 50
en un ángulo "beta" acoplando por lo menos uno de sus dientes
54 en uno de los huecos 60 de las acanaladuras 59, como se ha
representado en la figura 37, bloqueando así la tuerca, de forma
positiva y micrométrica automática. Además, el ángulo entre dos
dientes "gamma" estará dimensionado de manera tal que, en todas
las posiciones angulares de la tuerca sobre el árbol, por lo menos
un segmento se encuentra en posición bloqueada de manera que
asegure siempre un perfecto bloqueo de la tuerca, cualquiera que
sea por tanto su posición sobre el árbol.
Se observará que en los tres modos de realización
preferidos de la presente invención, los ejes de rotación (20) (42)
(50) están realizados o bien por un pivote, por un pasador elástico
(20) (42), o bien también por una arista (50).
Se observará también que, como se ha señalado en
la descripción de la primera forma de realización preferida de la
presente invención, las acanaladuras machos 3 estarían situadas
sobre una excrecencia 2 del árbol 1, tal como se ha representado en
las figuras 1 y 2, esta posibilidad no es única y es completamente
posible de concebir, sin que ello sea limitativo: unas acanaladuras
63 realizadas directamente sobre el fileteado 64 del árbol como se
ha representado en las figuras 42 y 43, unas acanaladuras 65 en el
extremo del árbol y obtenidas por unos fresados radiales 66 como se
ha representado en las figuras 44 y 45, o también unas acanaladuras
67 a la entrada del árbol y obtenidas por unas ventanas 68
recortadas en el espesor del árbol como se ha representado en las
figuras 46 y 47.
Claims (10)
1. Tuerca (4, 26, 54) de bloqueo positivo y
micrométrico automático destinada a ser roscada sobre un árbol (1,
23, 60) que presenta una parte acanalada externa (2, 59) o interna
(24), comprendiendo dicha tuerca uno o varios segmentos de freno
(15, 37, 44) que presentan cada uno por lo menos un diente (19, 41,
58), que están destinados a inmovilizar la tuerca (4, 26, 54) en
rotación sobre el árbol (1, 23, 60), siendo estos segmentos de
freno (15, 37, 44), articulados sobre unos ejes de rotación (20, 42,
50) perpendiculares a unas ranuras radiales (10, 32, 55)
mecanizadas en una tuerca (4, 26, 54), siendo móviles entre una
primera posición de bloqueo y una segunda posición de desbloqueo,
siendo los segmentos de freno (15, 37, 44) en dichas ranuras de la
tuerca, constantemente e independientemente, radialmente
solicitados por un solo aro circular elástico o también un resorte
tórico cerrado (21, 43, 45).
2. Tuerca según la reivindicación 1,
caracterizada porque cuando el número de huecos de las
acanaladuras (3, 59, 25) del árbol (1, 23, 60) es un múltiplo
entero del número de segmentos de freno (15, 37, 44), todos los
segmentos de freno de la tuerca (4, 26, 54) se encuentran en
posición bloqueada.
3. Tuerca según la reivindicación 1,
caracterizada porque cuando el número de huecos de las
acanaladuras (3, 59, 25) del árbol (1, 23, 60) no es un múltiplo
entero del número de segmentos de freno (15, 37, 44), por lo menos
un segmento de freno de la tuerca (4, 26, 54) se encuentra en
posición bloqueada a fin de aumentar considerablemente la presión
angular del bloqueo.
4. Tuerca (4, 26, 54) según la reivindicación 1,
caracterizada porque los segmentos de freno (15,37, 44)
están cada uno provistos de una abertura (16, 38, 46) en la cual se
acopla un aro circular elástico o resorte tórico cerrado (21, 43,
45) que permite solicitar radialmente de forma permanente los
diferentes segmentos de freno (15, 37, 44) presionando firmemente
su diente (19, 41, 58) en uno de los huecos correspondientes de las
acanaladuras (3, 25, 59) del árbol (1, 23, 60).
5. Tuerca (4, 26, 54) según la reivindicación 4,
caracterizada porque el aro circular elástico o resorte
tórico cerrado (21, 43, 45) está pretensado en una ranura circular
(12, 34, 61) situada en una zona troncocónica (13, 35, 62) de la
parte posterior y exterior de la tuerca (4, 26, 54) y encaja
simultáneamente, al paso de cada una de las ranuras radiales (10,
32, 55) practicadas en la tuerca (4, 26, 54), con la abertura (16,
38, 46) mecanizada en cada uno de los segmentos de freno (15, 37,
44).
6. Tuerca según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las patas
de los segmentos de freno (15, 37, 44), sobresalen ligeramente del
perfil exterior hexagonal u otro de la tuerca (4, 26, 54).
7. Tuerca según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el perfil
exterior de la tuerca (4, 26, 54) es de similitud perfecta con el
perfil interior, obligatoriamente cerrado, de la herramienta de
instalación (22, 44, 56).
8. Tuerca según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se bloquea
tanto más fuerte cuando aumenta la velocidad, dado que los segmentos
de freno (15, 37, 44), por una adecuada repartición de su masa,
están en desequilibrio con respecto a su eje de rotación (20, 42,
50), de manera que creen, en el caso de aplicaciones giratorias,
por el fenómeno de la fuerza centrífuga, una fuerza radial que actúa
sobre cada segmento de freno (15, 37, 44) y que será tanto más
importante cuanto mayor sea la velocidad de rotación.
9. Tuerca según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, en todas
las posiciones angulares de la tuerca (4, 26, 54) sobre el árbol (1,
23, 60), por lo menos un segmento de freno (15, 37, 44) se
encuentra en posición bloqueada de manera que asegure un perfecto
bloqueo de la tuerca, cualquiera que sea su posición sobre el
árbol.
10. Tuerca según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los ejes
de rotación (20, 42, 50) están realizados o bien por un pivote, por
un pasador elástico (20, 42), o bien también por una arista
(50).
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