ES2206008B1 - Tornillo autoblocante y procedimiento y utilizaciones correspondientes. - Google Patents

Abstract

Tornillo autoblocante y procedimiento y utilizaciones correspondientes. El tornillo que comprende un cuerpo cilíndrico que define un eje longitudinal (1) y que presenta un tramo roscado (3) en su extremo inferior (5) y una cabeza (7) en su extremo superior (9). Entre la cabeza (7) y el tramo roscado (3) presenta por lo menos un saliente (11) que se extiende substancialmente en sentido radial. Preferentemente el saliente (11) es anular. Un procedimiento de fabricación de un tornillo de acuerdo con la invención comprende una etapa de tratamiento térmico. Preferentemente se utiliza un tornillo de acuerdo con la invención en prótesis humanas o animales, por ejemplo en implantes dentales.

Description

Tornillo autoblocante y procedimiento y utilizaciones correspondientes.

Campo de la invención

La invención se refiere a un tornillo que comprende un cuerpo cilíndrico que define un eje longitudinal y que presenta un tramo roscado en su extremo inferior y una cabeza en su extremo superior. La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricación de un tornillo de acuerdo con la invención y unas utilizaciones preferentes de un tornillo de acuerdo con la invención.

Estado de la técnica

Un inconveniente habitual de la unión de piezas mediante tornillos es que los tornillos pueden aflojarse durante su vida útil de una forma indeseada. Efectivamente, cuando se unen dos o más piezas que están sometidas a unos esfuerzos dinámicos, no es infrecuente que los tornillos se vayan aflojando, con lo que se pierde calidad en la unión, pudiendo llegar a desatornillarse del todo.

Una forma conocida de evitar este inconveniente es intercalar entre la cabeza del tornillo y las piezas a unir de una arandela, usualmente denominada arandela de presión, que puede experimentar una deformación elástica. Al atornillar el tornillo, la arandela intercalada se deforma elásticamente y genera, por tanto, una fuerza permanente en sentido del eje longitudinal del tornillo. Esta fuerza en sentido axial permite incrementar las fuerzas de rozamiento en el tramo roscado de manera que se impide, o al menos se dificulta, su desenroscado.

Sin embargo esta arandela presenta el inconveniente de que es una pieza adicional, con los inconvenientes que significa desde el punto de vista de coste, manipulación, riesgo de olvidos, etc. Estos inconvenientes son más graves en el caso de tornillos y arandelas muy pequeños, como por ejemplo los empleados en implantes dentales. El pequeño tamaño dificulta la manipulación, la cual ya es de por sí delicada por motivos de asepsia.

Otro inconveniente radica en el hecho de que el diámetro interno de la arandela debe ser mayor que el diámetro máximo del tramo roscado. En tornillos de tamaños medianos y grandes esto no representa ningún inconveniente ya que el diámetro exterior de la arandela es mucho mayor que su diámetro interior. Sin embargo en tornillos de pequeñas dimensiones puede haber problemas ya que el diámetro exterior de la arandela es lo suficientemente pequeño como para ser sensible a este problema.

Sumario de la invención

La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante un tornillo del tipo indicado al principio caracterizado porque entre la cabeza y el tramo roscado presenta por lo menos un saliente que se extiende substancialmente en sentido radial.

Efectivamente este saliente, solidario con el tornillo, puede ser deformado elásticamente al montar el tornillo. Esta deformación elástica es la que generará una fuerza en sentido del eje longitudinal, de manera que se incremente la fuerza de rozamiento en la rosca, generando así el mismo efecto que el de la arandela de presión.

Este saliente puede ser de cualquier geometría, con la única condición de que pueda experimentar una deformación elástica al montarse el tornillo. Así por ejemplo puede ser un pequeño vástago que sobresalga radialmente o una pluralidad de vástagos que sobresalgan asimismo radialmente y que estén distribuidos de una forma regular en sentido angular.

Sin embargo una forma ventajosa de realizar este saliente consiste en que el saliente sea anular, es decir, que se extienda a partir del tornillo a lo largo de todo el perímetro exterior de una sección transversal determinada del tornillo. Preferentemente el saliente es una superficie anular cuyo perímetro externo es una circunferencia, ya que esta solución es de fácil mecanización, sin embargo también son posibles salientes anulares cuyo perímetro externo sea, por ejemplo, un polígono, o cualquier otra geometría, como por ejemplo una elipse.

Preferentemente el saliente presenta una cara inferior con una primera zona más próxima al eje longitudinal que es más próxima al extremo superior del tornillo que una segunda zona más alejada al eje longitudinal. Es decir, al atornillar el tornillo la segunda zona entrará en primer lugar en contacto con la pieza sobre la que va montado el tornillo de manera que al continuar roscando el tornillo esta segunda zona empezará a flexar con respecto de la segunda zona, iniciándose la fuerza elástica. Cuando la primera zona entre también en contacto con la pieza sobre la que va montado el tornillo, el conjunto quedará completamente montado.

Otra forma ventajosa de realización de la invención se obtiene cuando el saliente presenta una cara superior con una tercera zona más próxima al eje longitudinal que es más próxima al extremo superior que una cuarta zona más alejada al eje longitudinal. Efectivamente la cuarta zona queda aproximadamente sobre la segunda zona, que es la que experimenta un mayor desplazamiento. Tanto por economía de espacio como para mejorar la flexibilidad del saliente es interesante reducir el espesor del saliente en esta parte del mismo.

Usualmente la arandela de presión, y en el caso de la invención el saliente, se apoyan sobre una superficie plana de una de las piezas a unir. Sin embargo, en determinados casos la pieza sobre la que se apoya el tornillo no presenta una superficie plana sino un avellanado troncocónico. En estos casos el saliente presenta ventajosamente una superficie de asiento troncocónica capaz de alojarse en el avellanado troncocónico. Para generar la fuerza elástica el saliente deberá flexar hacia arriba (es decir, hacia la cabeza del tornillo), lo cual provocará una reducción del ángulo de cono de la superficie de asiento troncocónico. A fin de que, en la posición montada, haya un buen contacto entre la superficie de asiento troncocónico y el avellanado troncocónico es ventajoso que la superficie de asiento troncocónico tenga un ángulo de cono mayor que el avellanado troncocónico de manera que, al deformarse elásticamente la superficie de asiento troncocónico ambos ángulos de cono se igualen.

En general, todos los comentarios hechos para el caso de avellanado troncocónico son tanto de aplicación en salientes anulares como en el caso de salientes de cualquier otra geometría. Así, es posible dotar al tornillo de una serie de pequeños vástagos que sobresalen radialmente y que estén distribuidos de una forma regular en sentido angular (tal como ya se ha comentado anteriormente), los cuales presenten todos ellos una determinada inclinación con respecto del eje longitudinal. La envolvente de estos salientes será una superficie troncocónica y su ángulo de cono será el ángulo que forman cada uno de los salientes con el eje longitudinal.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricación de un tornillo de acuerdo con la invención que comprenda una etapa de tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede ser cualquiera de los conocidos por un experto en la materia, y variará en función del material del que está compuesto el tornillo así como en función del objetivo del tratamiento térmico, es decir, del parámetro que se desee optimizar.

Un tornillo de acuerdo con la invención puede ser utilizado prácticamente en cualquiera de las aplicaciones en las que se emplean arandelas de presión y/o en las que se requiere reducir el riesgo de que el tornillo de afloje de una forma indeseada. Sin embargo es particularmente interesante su utilización en prótesis humanas y/o animales, y especialmente en el caso de implantes dentales. Efectivamente, en estos casos suele ser necesario el empleo de tornillos de dimensiones reducidas. Adicionalmente, el empleo de un tornillo de acuerdo con la invención es mejor desde un punto de vista de higiene y de asepsia, ya que no requiere manipulación por el personal sanitario (no debe ser montado por el personal sanitario), es más fácil de manipular (ya que no se corre el riesgo de que la arandela se caiga durante el montaje) y puede venir adecuadamente esterilizado directamente del fabricante

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relata un modo preferente de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran:

Fig. 1, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una primera forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Fig. 2, una vista en alzado, parcialmente seccionada, del tornillo de la Fig. 1 en posición montada.

Fig. 3, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una segunda forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Fig. 4, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una tercera forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Fig. 5, una vista en alzado, parcialmente seccionada de un tornillo convencional con cabeza avellanada montado en un avellanado troncocónico.

Fig. 6, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una cuarta forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Fig. 7, una vista en alzado, parcialmente seccionada, del tornillo de la Fig. 6 en posición montada.

Fig. 8, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una quinta forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Fig. 9, una vista en alzado, parcialmente seccionada, de una sexta forma de realización de un tornillo de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de unas formas de realización de la invención

Un tornillo de acuerdo con la invención comprende un cuerpo cilíndrico que define un eje longitudinal 1, y por tanto un sentido axial, y que presenta un tramo roscado 3 en su extremo inferior 5 y una cabeza 7 en su extremo superior 9. La cabeza 7 dispone de cualquier medio convencional que permita el atornillado de la misma, como una ranura que permita el empleo de un destornillador plano, un orificio hexagonal que permita el empleo de una llave hexagonal, etc. En todas las Figs. se ha representado que el diámetro de la cabeza 7 es mayor que el diámetro del tramo roscado 3. Esto es así en la mayoría de los casos, sin embargo no es una limitación, ya que la invención puede funcionar asimismo en el caso que la cabeza 7 sea del mismo diámetro que el tramo roscado 3.

El tornillo de acuerdo con la invención presenta un saliente 11 entre la cabeza 7 y el tramo roscado 3. En general, en el saliente 11 se pueden definir una cara inferior 13, encarada hacia el tramo roscado 3 y una cara superior 15 encarada hacia la cabeza 7. En la cara inferior 13 se puede definir, a su vez, una primera zona 17, más próxima, en sentido radial, al eje longitudinal 1 y una segunda zona 19, más alejada, en sentido radial, del eje longitudinal 1. Por su parte, en la cara superior 15 se puede definir una tercera zona 21, más próxima, en sentido radial, al eje longitudinal 1, y una cuarta zona 23, más alejada, en sentido radial, del eje longitudinal 1.

Como puede apreciarse en la Fig. 1, la primera zona 17 es más próxima, en sentido axial, al extremo superior 9 que la segunda zona 19. Ello facilita la flexión del saliente 11 y permite un mejor asiento del saliente 11 en la posición montada (ver Fig. 2).

La unión entre la primera zona 17 y el cuerpo cilíndrico puede ser una zona de concentración de tensiones. Por ello es conveniente que el punto de unión no presente un radio de curvatura muy pequeño. En este sentido es ventajosa la solución representada en la Fig. 3, que muestra que la unión entre la primera zona 17 y el cuerpo cilíndrico tiene lugar con un radio de curvatura elevado. Asimismo es interesante que el punto de unión 25 (realmente es una circunferencia de unión) en el que se inicia la superficie curva de unión entre el cuerpo cilíndrico y la primera zona 17 esté más próximo a la cabeza 7 que la segunda zona 19. De esta manera el cuerpo cilíndrico puede seguir introduciéndose una cierta cantidad en el orificio roscado previsto en las piezas a unir sin que la superficie curva de unión interfiera con el orificio roscado.

En la Fig. 4 se muestra un tornillo en el que la cuarta zona 23 está más alejada, en sentido axial, del extremo superior 9 que la tercera zona 21. De esta manera se consigue una reducción en el espesor del saliente 11, lo que mejora su flexibilidad. Además se reduce el riesgo que la cuarta zona 23 interfiera con la cabeza 7.

En la Fig. 6 se muestra un tornillo en el que el saliente 11 define una superficie de asiento troncocónica 27. La superficie de asiento troncocónica 27 se aloja en un avellanado troncocónico 29. Como puede observarse en las Figs. 6 y 7, si la superficie de asiento troncocónica 27 y el avellanado troncocónico 29 tienen el mismo ángulo de cono nominal, al montar el tornillo, y debido a la deformación elástica de la superficie de asiento troncocónica 27, el contacto entre el avellanado troncocónico 29 y la superficie de asiento troncocónica 27 no tiene lugar sobre toda dicha superficie de asiento troncocónica 27 sino únicamente sobre una parte de la misma. Por ello es ventajoso que la superficie de asiento troncocónica 27 presente un ángulo de cono mayor que el avellanado troncocónico 29 a fin de compensar la deformación elástica que tendrá lugar durante el montaje. En la Fig. 5 se muestra en montaje de un tornillo convencional con una superficie de asiento troncocónica 27 en un avellanado troncocónico 29.

El tornillo de acuerdo con la invención se fabrica preferentemente mediante mecanización (arranque de viruta). En el caso de tornillos de pequeñas dimensiones, como los habituales en los implantes dentales, el mecanizado de un espacio intermedio 31 entre la cabeza 7 y el saliente 11 que permita el desplazamiento elástico del saliente 11 puede ser complejo, dadas las reducidas dimensiones y las exigencias mecánicas a las que se ve sometida la herramienta de corte. En este sentido es preferible realizar un espacio intermedio 31 como los representados en las Figs. 1 a 4, 5 y 6. Sin embargo, en determinadas circunstancias es conveniente que la cabeza 7 tenga unas dimensiones mayores, como por ejemplo si se desea que tenga un orificio superior hexagonal, para poder ser atornillado mediante una llave hexagonal (o llave Allen). En estos casos, puede ser interesante que el espacio intermedio 31 no tenga un diámetro interior igual al diámetro del cuerpo cilíndrico sino que tenga un diámetro interior mayor. En particular, puede ser interesante una solución como la representada en la Fig. 9. La Fig. 8 muestra otra alternativa posible.

Se ha representado siempre que el radio externo del saliente 11 sea igual al radio externo de la cabeza 7. Si bien esto es asimismo una solución preferente, no es limitativo, ya que el radio del saliente 11 (o, en general, su longitud en sentido radial) puede ser mayor o menor que el radio de la cabeza 7.

Claims (9)

1. Tornillo que comprende un cuerpo cilíndrico que define un eje longitudinal (1) y que presenta un tramo roscado (3) en su extremo inferior (5) y una cabeza (7) en su extremo superior (9), caracterizado porque entre dicha cabeza (7) y dicho tramo roscado (3) presenta por lo menos un saliente (11) que se extiende substancialmente en sentido radial.

2. Tornillo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho saliente (11) es anular.

3. Tornillo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dicho saliente (11) presenta una cara inferior (13), con una primera zona (17) más próxima, en sentido radial, a dicho eje longitudinal (1) que es más próxima, en sentido axial, a dicho extremo superior (9) que una segunda zona (19) más alejada, en sentido radial, a dicho eje longitudinal (1).

4. Tornillo según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho saliente (11) presenta una cara superior (15) con una tercera zona (21) más próxima, en sentido radial, a dicho eje longitudinal (1) que es más próxima, en sentido axial, a dicho extremo superior (9) que una cuarta zona (23) más alejada, en sentido radial, a dicho eje longitudinal (1).

5. Tornillo según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho saliente (11) presenta una superficie de asiento troncocónica (27) apta para apoyarse sobre un avellanado troncocónico (29).

6. Tornillo según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha superficie de asiento troncocónica (27) tiene un ángulo de cono mayor que dicho avellanado troncocónico (29).

7. Procedimiento de fabricación de un tornillo según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende una etapa de tratamiento térmico.

8. Utilización de un tornillo según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6, en prótesis humanas o animales.

9. Utilización de un tornillo según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6, en implantes dentales.