ES2211833T3

ES2211833T3 - Unidad de montaje compuesto por un elemento estructural y, al menos, un tornillo.

Info

Publication number: ES2211833T3
Application number: ES02002344T
Authority: ES
Inventors: Mario Dipl.-Ing. Braun; Wolfgang Dipl.-Ing. Sommer; Frank Dipl.-Ing. Wagner
Original assignee: Kamax Werke Rudolf Kellermann GmbH and Co KG
Current assignee: Kamax Werke Rudolf Kellermann GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2004-07-16
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: CZ300693B6; BR0200295A; EP1229257A3; CZ2002295A3; ATE257555T1; EP1229257B1; AU1539802A; US20020106257A1; DE50200193D1; US6623226B2; DE10104672B4; DE10104672A1; EP1229257A2; AU779312B2; BR0200295B1

Abstract

Unidad (1) de montaje compuesta por un elemento estructural (2) y, al menos, un tornillo (3), así corno por un casquillo (18) asignado a cada tornillo, presentando, en cada caso, el elemento estructural (2) un orificio (17) pasante 5 para cada tornillo (3), poseyendo cada tornillo (3) una cabeza (4), usada para el accionamiento, con una superficie (6) de apoyo, dirigida hacia el elemento estructural (2), y un vástago (5) provisto, al menos en parte, de una rosca (10) y configurándose el casquillo (13) con posibilidad de introducción en el orificio (17) pasante y estando unido éste al tornillo (3) y al elemento estructural (2) de forma protegida contra pérdidas, caracterizada porque el casquillo (18) se conforma corno pieza moldeada de materia sintética y se puede fijar en el orificio (17) pasante del elemento 10 estructural (2), bajo deformación elástica, con arrastre de fricción y/o arrastre de forma, así como porque presenta, para el alojamiento en posición centrada del tornillo (3), un diámetro (21) interno que sólo es insignificantemente mayor que el diámetro (13) externo del vástago (5), provisto de la rosca (10), del tornillo (3) y porque la superficie (6) de apoyo en el tornillo (3) se conforma, para la transmisión de la fuerza axial, desviándose del casquillo (18), de manera que entra en contacto directo o indirecto con el elemento estructural (2).

Description

Unidad de montaje compuesta por un elemento estructural y, al menos, un tornillo.

La invención trata de una unidad de montaje compuesta por un elemento estructural y, al menos, un tornillo, así como por un casquillo asignado a cada tornillo, presentando el elemento estructural para cada tornillo, en cada caso, un orificio pasante y cada tornillo, una cabeza, usada para el accionamiento, con una superficie de apoyo dirigida hacia el elemento estructural, así como poseyendo un vástago provisto, al menos en parte, de una rosca y configurándose el casquillo de forma que se puede introducir en el orificio pasante y estando unido de forma protegida contra pérdidas al tornillo y al elemento estructural. La unidad de montaje resulta adecuada, especialmente, para elementos estructurales de pared gruesa, cuyo grosor se corresponda, aproximadamente, con la longitud axial de la rosca del tornillo.

En la técnica de montaje se exigen cada vez más unidades de montaje, en las que varios componentes ya estén ensamblados en una unidad premontada. La unidad de montaje, compuesta casi siempre por un elemento estructural y varios tornillos, se une después a una pieza de trabajo. Un ejemplo típico de esta técnica es el caso de una pieza superior y una pieza inferior que hay que atornillar entre sí mediante uno o varios tornillos. A partir de la pieza superior como elemento estructural y del tornillo, que casi siempre son varios, se crea aquí una unidad de montaje premontada, ala que se fijan los tornillos de manera protegida contra pérdidas. Esta unidad de montaje se atornilla después a la pieza inferior como pieza de trabajo, pudiéndose apretar los tornillos uno detrás de otro o al mismo tiempo, especialmente, si se usa un atornillador automático de múltiples husillos. Se pueden encontrar casos de uso típicos de estas unidades de montaje en la industria automovilística. Por ejemplo, la tapa colada de una carcasa fundida, por ejemplo, de materia sintética, aluminio o magnesio, o una tapa de una transmisión, constituye aquí el elemento estructural que se atornilla mediante los tornillos a la pieza de trabajo, es decir, a la carcasa o a la caja de transmisión. Con la creación de unidades de montaje de este tipo se alcanza el mayor grado posible de prefabricado. Los tornillos se encuentran ya premontados de forma alineada y protegida contra pérdidas en el elemento estructural. Se protegen así ampliamente de daños provocados por el transporte y permiten la unión rápida a la pieza de trabajo.

Una unidad de montaje del tipo descrito al inicio se conoce de la solicitud POT con el número de publicación internacional W095/21335. La unidad de montaje, indicada allí, presenta un elemento estructural, es decir, por ejemplo, una tapa de carcasa, así como al menos una pieza de fijación en forma de tornillo. A cada tornillo pertenece, sin embargo, una tercera pieza, concretamente, un casquillo usado como seguro contra pérdida. El casquillo se compone de metal, especialmente de chapa. Éste encarece los costes de fabricación de la unidad de montaje. El casquillo se introduce a presión en un orificio pasante correspondiente en el- elemento estructural, para lo que se necesita un paso de montaje por separado. El casquillo se asienta por arrastre por fricción en el orificio pasante del elemento estructural. Éste posee una altura de construcción que puede equivaler al múltiplo de la altura de construcción del elemento estructural en la zona del orificio pasante. También el tornillo presenta generalmente un diseño correspondientemente complicado y una gran longitud axial. En la zona del vástago del tornillo se prevé una brida anular con ranuras anulares subsiguientes a ambos lados, que hay que fabricar por separado de la rosca en el vástago del tornillo. Las dimensiones de la brida anular se hacen coincidir con las dimensiones de un collar en el casquillo de modo que así se forma un bloqueo axial que permite, sin embargo, una movilidad axial correspondientemente grande en una zona de movimiento de manera que en la posición de premontaje los tornillos aunque se sostienen de forma protegida contra pérdidas, no están sujetos fijamente al elemento estructural. Existe la posibilidad de no crear una brida anular en el tornillo. En este caso hay que conformar elementos especiales en el casquillo que formen un bloqueo axial en unión con el tornillo. Con esto el casquillo vuelve a ser complicado y caro en cuanto a su diseño. En este caso la rosca del tornillo se puede hacer cargo de un componente del bloqueo axial. Entre el diámetro del orificio pasante en el elemento estructural y el diámetro del vástago del tornillo existe sólo una relación en el sentido de que el tornillo junto con el casquillo pasan a través de este orificio pasante o se insertan en este orificio pasante. No obstante, no se realiza una orientación axial del tordillo en el elemento estructural, porque el tornillo se sostiene sólo con una movilidad limitada. Esto puede significar una ventaja para el proceso de atornillado del tornillo en la pieza de trabajo, si se garantiza que el tornillo esté centrado para encontrar la entrada de la rosca en la pieza de trabajo. Debido a la posibilidad de ladeo axial de los tornillos entre sí, la introducción del extremo libre del vástago en la rosca en la pieza de trabajo sólo se logra de forma condicionada. Estas desventajas se pueden contrarrestar si el casquillo como tercer elemento dentro de la unidad de montaje presenta una longitud axial relativamente grande, especialmente, si se conforma con una longitud considerablemente mayor que el grosor de la pared del elemento estructural. Debido a la longitud del casquillo hay que aumentar también la longitud del tornillo, lo que no sólo significa un costo adicional, sino que también puede influir desventajosamente en el funcionamiento en algunos casos. El uso básico de los casquillos de este tipo, a saber, en unidades de montaje de, al menos, tres elementos individuales, resulta desventajoso en el sentido que el casquillo también se tensa al atornillarse el tornillo en la pieza de trabajo. Si se usan, además, casquillos de chapa deformable, comparativamente fina, existe el peligro de que se produzcan distintas deformaciones de los casquillos cuando se aprietan los tornillos, de modo que la aplicación de una fuerza de pretensión única mente es posible de forma condicionada.

El documento DE19651838A1 muestra un elemento estructural, compuesto por materia sintética, que hay que atornillar a una pieza de trabajo intercalando una junta. Aquí también se usa un casquillo de un material metálico que atraviesa el elemento estructural y que se une a la junta. El tornillo tiene que presentar también aquí una brida anular, que se debe fabricar por separado y que coopera con el casquillo en el sentido de un bloqueo axial. De esta manera el tornillo se sujeta suelto, pero sin posibilidad de pérdida en el casquillo. El casquillo corno tercer elemento de la unidad de montaje, usado adicionalmente al elemento estructural y al tornillo, no se tiene que extender obligatoriamente a través de todo el orificio pasante en el elemento estructural. De este modo el documento DE1954607202 muestra un casquillo, acortado axialmente, con un collar cónico embutido que sólo encaja parcialmente por fricción en un orificio pasante configurado correspondientemente con una parte cónica. La capacidad de no perderse se logra aquí mediante las fuerzas de fricción de manera que existe una inseguridad correspondientemente elevada. Aquí también el casquillo, conformado en forma de disco, llega finalmente a la zona entre la superficie de apoyo en la cabeza del tornillo y la superficie contraria correspondiente en el elemento estructural, es decir, que el casquillo se traba aquí y se producen desventajas básicamente similares a las descritas antes.

La invención se basa en el objetivo de dar a conocer una unidad de montaje premontada o que se puede premontar, adecuada especialmente también para tornillos autoestriantes, por ejemplo, tornillos con roscas métricas, y en la que el casquillo individual de la unidad de montaje premontada no se encuentre en el flujo de fuerza, cuando el tornillo está atornillado a la pieza de trabajo. Además, el tornillo o los tornillos se deben sostener en la posición de premontaje de manera protegida contra pérdidas en el elemento estructural.

Según la invención, esto se alcanza en una unidad de montaje del tipo descrito al inicio, al conformarse el casquillo como pieza moldeada de materia sintética y al poderse fijar bajo deformación elástica en el orificio pasante del elemento estructural con arrastre de fricción y/o arrastre de forma, así como al presentar, para alojar el tornillo en posición centrada, un diámetro interno que sólo es insignificantemente mayor que el diámetro externo del vástago, provisto de rosca, del tornillo y al conformarse la superficie de apoyo en el tornillo para la transmisión de la fuerza axial, desviándose del casquillo, de manera que entra en contacto directo o indirecto con el elemento estructural.

La invención se basa en la idea de usar un casquillo de materia sintética en vez de un casquillo metálico. El casquillo se puede fabricar de forma sencilla como pieza moldeada que se puede fijar bajo deformación elástica en el orificio pasante del elemento estructural mediante arrastre por fricción y/o arrastre de forma. Por arrastre por fricción se entiende también arrastre de forma que, por ejemplo, se puede lograr con la aplicación de un pegamento microencapsulado sobre la superficie envolvente externa del casquillo o sobre la superficie cilíndrica del orificio pasante en el elemento estructural. El orificio pasante se puede configurar de modo muy sencillo como taladro. El diámetro interno del casquillo seto es insignificantemente mayor que el diámetro externo de la rosca del tornillo. El tornillo se une al casquillo sólo en la zona de un collar que sobresale hacia dentro y por lo demás se guía centradamente a lo largo del casquillo. Para el ensamblaje del tornillo y el casquillo sólo se necesitan, ventajosamente, pequeñas fuerzas de ensamblaje. El premontaje también se puede automatizar con facilidad, pues únicamente se requiere una simple compresión del tornillo relativamente respecto al casquillo, con o sin cualquier tipo de movimiento de giro o enclavamiento. El tornillo se puede meter a presión en el casquillo introducido en el elemento estructural. Sin embargo, también es posible colocar primero el casquillo en el tornillo y luego montar el casquillo en el elemento estructural. Cuando se usa un casquillo de materia sintética se evita una corrosión por contacto como la que aparece ente a en casquillo de acero en un elemento estructural de magnesio. En la unidad de montaje se pueden insertar uno o varios tornillos, incluso aquellos que presentan una rosca métrica. Sin embargo, también se pueden insertar tornillos autorroscantes, preferentemente aquellos que forman una rosca sin arranque de virutas durante el giro. Se establece una relación coordinada entre el diámetro del orificio pasante en el elemento estructural, el casquillo que se debe introducir el orificio pasante y las dimensiones de ternilla, especialmente en su sección de vástago provista de rosca, de modo que después del montaje el tornillo atraviesa el orificio pasante o se encaja en éste. Con esto no sólo se crea el bloqueo axial entre el collar y la rosca, sino que al mismo tiempo se alcanza mediante el diámetro interno del casquillo, ajustado al diámetro externo de la rosca en la sección del vástago, una orientación axial suficiente para el centrado del tornillo, relativamente respecto al elemento estructural. Con esto se fija la orientación del eje del tornillo y el tornillo puede encontrar fácilmente el orificio, especialmente, el orificio roscado, en la pieza de trabajo. Si el tornillo sólo atraviesa una parte del casquillo dentro del orificio pasante, la rosca del tornillo queda en parte en la zona del castillo y en parte en el lado del tornillo, dirigido hacia la cabeza, fuera del orificio pasante. La rosca se encuentra así en una posición protegida durante el transporte del fabricante de la unidad de montaje premontada al operario, de manera que no se deben producir daños. El tornillo o los tornillos asumen en los casquillos correspondientes y estos en os orificios pasantes, a la vez que se mejora su función, una posición orientada axialmente en la que también es imposible la pérdida.

En general, la superficie de apoyo en el tornillo se conforma para la transmisión de la fuerza axial, desviándose del casquillo, de manera que entra en contacto directo o indirecto con el elemento estructural, especialmente, sin que se perjudique la generación ni el efecto de la fuerza axial en estado de apriete del tornillo. El casquillo se compone de materia sintética y no se somete a carga durante el atornillado del tornillo en la pieza de trabajo por parte de la rosca del tornillo. El casquillo está libre de cualquier tipo de fuerza axial en el estado de apriete del tornillo de modo que no se deben esperar fenómenos de asentamiento perjudiciales que disminuyan la fuerza de pretensado. Para lograr un efecto de obturación entre la pieza de trabajo, el elemento estructural y la cabeza del tornillo puede resultar conveniente establecer las dimensiones del casquillo de manera que se transmita a través del casquillo una fuerza axial limitada, necesaria para lograr el efecto de obturación. Sin embargo, estas fuerzas axiales siguen siendo comparativamente pequeñas de manera que tampoco en este caso se deben esperar fenómenos de asentamiento.

No obstante, también es posible poner en contacto indirecto la superficie de apoyo en el torno para la transmisión de la fuerza axial, con o sin desvío del casquillo, con la pieza estructural. En este caso la unidad de montaje se completa con un cuarto elemento estructural por tornillo, concretamente, con una arandela de apoyo que se apoya, por una parte, en el elemento estructural y, por otra parte, en la superficie de apoyo en la cabeza del tornillo. La arandela de apoyo puede presentar una sección transversal en forma de Z. Esto resulta especialmente conveniente si se necesitan superficies de apoyo grandes entre la pieza estructural y la arandela de apoyo para mantener una presión superficial definida. El uso de una arandela de apoyo posibilita la realización de diámetros relativamente grandes de la superficie de apoyo en el elemento estructural, que en caso de una configuración integrada, por ejemplo, en un tornillo de collar, ya no se pueden controlar desde el punto de vista de la técnica de fabricación o no son convenientes económicamente. Si se usa la arandela de apoyo se obtiene como ventaja adicional un momento de fricción de la cabeza relativamente pequeño durante el apriete del tornillo. Por otra parte, la arandela de apoyo también se puede conformar de una sola pieza con el tornillo, es decir, se puede integrar igualmente a la cabeza del tornillo.

Puede resultar conveniente si el tornillo presenta una ranura anular, que forma un destalonado, en la zona del vástago a continuación de la superficie de apoyo, cuyo diámetro es menor que el diámetro interno del casquillo y cuya longitud axial efectiva es mayor que la longitud del casquillo en el orificio pasante del elemento estructural. Especialmente, si el elemento estructural tiene que presentar varios tornillos de este tipo en la posición de premontaje, de modo que éste se configura para un atornillado múltiple a la pieza de trabajo, resulta importante que el tornillo presente en la zona del vástago entre la superficie de apoyo en la cabeza y la sección de rosca una ranura anular que forma un destalonado, cuyo diámetro es menor que el diámetro interno del casquillo y cuya longitud axial, teniendo en cuenta los radios de transición correspondientes, es mayor que la longitud axial del orificio pasante en el elemento estructural. Mediante la disposición del tornillo se logra en la unidad premontada, por una parte, el bloqueo axial y la orientación axial, así como que no se pueda perder la unidad de montaje ya montada. Por otra parte, el tornillo o los tornillos quedan libres radial y axialmente del casquillo en el elemento estructural en la zona de la ranura radial que forma el destalonado, de modo que, teniendo en cuenta las tolerancias, es posible un ajuste del tornillo o los tornillos a la pieza de trabajo. En cuanto el tornillo con su rosca se libera y sale del collar que sobresale radialmente hacia dentro, es decir, después del premontaje, el elemento estructural durante el montaje en la pieza de trabajo se puede mover o ajustar axial y/o radialmente en una medida limitada respecto a la pieza de trabajo. La fuerza de pretensado se genera al seguir apretando el tornillo. También si se usan varios tornillos, el elemento estructural pasa a una situación relativamente libre de esfuerzos respecto a la pieza de trabajo. Este ajuste también se puede usar si los tornillos se atornillan uno detrás de otro en la pieza de trabajo. Lo mismo ocurre en caso de atornillado simultáneo de varios o de todos los tornillos en la pieza de trabajo. En este último caso resulta especialmente ventajoso si se usan tornillos autoestriantes y si los taladros en la pieza de trabajo, en la que se introducen los tornillos, no tienen rosca, sino que se han conformado sólo como taladros prefundidos o maquinados. Aquí se ahorra, por una parte, el paso de fabricación de las roscas en la pieza de trabajo y se aprovecha la característica del tornillo de crear roscas. Manteniendo las tolerancias correspondientes, también es posible unir la unidad de montaje premontada a una pieza de trabajo, en cuyos taladros, asignados a los tornillos, ya hay roscas. Esto ocurre tanto durante el atornillado simultáneo de varios tornillos en una pieza de trabajo como durante el atornillado de varios tornillos uno detrás de otro. También aquí resulta ventajoso el uso de casquillos de materia sintética flexible.

El casquillo puede presentar en la zona final, dirigida hacia la cabeza del tornillo, un collar que sobresalga hacia fuera y que constituye un tope durante la introducción del casquillo en el orificio pasante. El casquillo se protege así contra una penetración excesiva en el elemento estructural y más allá en la pieza de trabajo. Vinculado a esto, el tornillo presenta, para impedir el aprisionamiento de material del casquillo durante el apriete, a continuación de la superficie de apoyo una depresión circular configurada como ranura de desviación que aloja el collar que sobresale hacia fuera. Generalmente, la altura de la depresión es mayor que la altura del collar sobresaliente del casquillo. En este caso el casquillo permanece libre por completo de una fuerza axial del tornillo. Si la altura de la depresión es menor que la altura del collar sobresaliente del casquillo, una parte de la fuerza axial se consume mediante el aprisionamiento del collar del casquillo. Sin embargo, aquí también la parte básica y mayoritaria del casquillo permanece libre de cualquier fuerza axial.

El casquillo se puede conformar, con posibilidad de fijación, en el orificio pasante del elemento estructural mediante arrastre por fricción y/o arrastre de forma. El casquillo se sujeta así en el orificio pasante del elemento estructural de manera segura y, especialmente, protegido contra la torsión. Se puede realizar una fijación mediante arrastre de fricción y/o arrastre de forma mediante la aplicación de pegamento sobre la superficie externa del casquillo. Ventajosamente, se usa pegamento microencapsulado con este fin, cuyo efecto de pegado se libera introducir a presión el casquillo en cada orificio pasante del elemento estructural. El orificio pasante en el elemento estructural y/o el diámetro externo del casquillo también se pueden configurar de forma no redonda, por ejemplo, como polígono, con un talón sobresaliente, con una sección transversal oval, como cuadrado o en formas similares. La fijación mediante arrastre de fricción se realiza a través del establecimiento de dimensiones correspondientes y la introducción a presión del casquillo en el orificio pasante. Esto puede ocurrir de distintas maneras: El casquillo se puede fijar en el orificio pasante, sobresaliendo por ambos lados, sobresaliendo por sólo un lado o sin sobresalir.

El casquillo puede presentar una altura de construcción mayor que el elemento constructivo en la zona del orificio pasante y puede tener en el lado, dirigido hacia la cabeza del tornillo, un collar, que sobresalga radialmente del orificio pasante, o resaltos correspondientes que limiten la introducción a presión del casquillo en el orificio pasante del elemento estructural. El collar y los resaltos forman, al mismo tiempo, un tope durante la introducción del tornillo y evitan que el casquillo sea expulsado del orificio pasante. Incluso sin collar ni resaltos, el casquillo se puede configurar de forma expansible, al menos, en el lado dirigido hacia la cabeza fuera de la altura del elemento estructural en la zona del orificio pasante mediante la introducción del tornillo de modo que el saliente del casquillo, que se extiende hacia fuera, forma un tope, que sobresale radialmente, durarte la introducción del tornillo. El casquillo puede presentar varias prolongaciones, que se deforman elásticamente, dispuestas oblicuamente hacia dentro. Las prolongaciones del casquillo, que sobresalen hacia dentro, pueden presentar un bisel para facilitar la introducción del tornillo.

La rosca en el vástago del tornillo puede presentar una extensión axial más pequeña que el grosor del elemento estructural. Con esto existe la posibilidad de que el tornillo retroceda a la protección del casquillo durante el transporte de la unidad premontada de modo que se evitan daños.

El tornillo puede presentar en el extremo libre de su vástago un reborde de centrado sin rosca que tiene un diámetro externo menor que el diámetro interno del casquillo. Este reborde de centrado resulta conveniente para la introducción del tornillo en el casquillo, por una parte, y para el atornillado del tornillo en el orificio roscado o en la rosca en la pieza de trabajo.

La depresión a continuación de la superficie de contacto puede presentar una extensión axial más menor que el collar del casquillo de manera que en estado de tensión se logra un efecto de obturación en este punto. Para la compresión axial del collar del casquillo para lograr el efecto de obturación, se necesita sólo una pequeña parte de la fuerza axial del tornillo. La mayor parte del casquillo también queda aquí libre de fuerza.

La invención se explica y describe detalladamente a continuación mediante ejemplos de realización preferidos. Muestran:

Fig. 1 una representación en corte de una primera forma de realización de la unidad de montaje durante la colocación en una pieza de trabajo,

Fig. 2 una representación en corte de una parte de la unidad de montaje según la figura 1 después del montaje en la pieza de trabajo,

Fig. 3 una representación en corte de una segunda forma de realización de la unidad de montaje durante la colocación en la pieza de trabajo,

Fig. 4 una representación en corte de una tercera forma de realización de la unidad de montaje con un tornillo autoestriante,

Fig. 5 una representación en corte de una cuarta forma de realización de la unidad de montaje durante la colocación en una pieza de trabajo,

Fig. 6 una representación en corte de otra forma de realización de la unidad de montaje después del montaje en una pieza de trabajo,

Fig. 7 un corte vertical a través de una forma de realización del casquillo,

Fig. 8 una vista en planta desde arriba del casquillo según la figura 7,

Fig. 9 un corte vertical a través de otra forma de realización del casquillo,

Fig. 10 una vista en planta desde arriba del casquillo según la figura 9,

Fig. 11 un corte vertical a través de otra forma de realización del casquillo,

Fig. 12 una vista en planta desde arriba del casquillo según la figura 11,

Fig. 13 un corte vertical a través de otra forma de realización del casquillo y

Fig. 14 una vista en planta desde arriba del casquillo según la figura 13.

En la figura 1 se representa una unidad 1 de montaje con una zona parcial usada para la explicación. La unidad 1 de montaje compuesta por un elemento estructural 2 y, al menos, un tornillo 3. En los dibujos se representa en general sólo un tornillo 3, en cada caso, en unión con un elemento estructural 2. Se entiende que en un elemento estructural 2 se pueden prever, especialmente, también varios tornillos 3 a una distancia correspondiente unos de otros.

El tornillo 3 presenta una cabeza 4, que se configura de manera conocida como prolongación de un útil de torsión, y un vástago 5. La cabeza 4 tiene en la transición al vástago 5 una superficie 6 que durante el montaje de la unidad 1 de montaje en una pieza 7 de trabajo se apoya en el elemento estructural 2. El vástago 5 de cada tornillo 3 presenta, partiendo de la cabeza 4 o de la superficie 6 de apoyo, una ranura 8 anular que se extiende por una longitud 9 axial del vástago 5. El diámetro de la ranura 8 axial equivale aquí al diámetro de rodadura del vástago 5 del tornillo 3, incluida la sección en la que aparece finalmente una rosca 10. Después de la ranura 8 anular sigue la rosca 10 que se conforma aquí como rosca métrica y se extiende más o menos por toda la longitud del vástago 5 a continuación de la ranura 8 anular. El vástago 5 también puede presentar (figura 4) en la zona de la rosca 10 del vástago 5 una sección transversal 11 trilobular que se indica mediante un trazado de línea curvado. La rosca 10 en el vástago 5 presenta un diámetro 12 menor y un diámetro 13 externo. El diámetro en los flancos de la rosca 10 se determina según la fórmula conocida. En el extremo libre del vástago 5 se puede prever una zona 14 de reborde de configuración cónica. Como se muestra, se puede prever adicionalmente un reborde 15 de centrado. A lo largo del vástago 5 del tornillo 3 autoestriante (figura 4) se extiende una zona 16 estriada y una zona lisa, a continuación de la zona 14 de reborde en dirección a la cabeza 4.

En el elemento estructural 2 se prevé en el punto previsto un orificio 17 pasante que consiste generalmente en un taladro pasante en el elemento estructural 2. Se entiende que el elemento estructural 2 presenta en los puntos previstos con este fin un orificio 17 pasante de este tipo para cada tornillo 3.

El orificio 17 pasante en el elemento estructural 2 se puede configurar también, especialmente, de forma no redonda, es decir, por ejemplo, corno trilóbulo o polígono. Puede poseer una entalladura radial o también configurarse como hueco alargado. Todas estas secciones trasversales no redondas del orificio 17 pasante sirven para poder alojar un casquillo 18 con seguridad, especialmente, protegido contra la torsión. Sin embargo, también es suficiente con configurar el casquillo 18 de forma cilíndrica y el orificio 17 pasante también de forma cilíndrica e introducir a presión el casquillo 18 en el orificio 17 pasante de modo que se sujete con seguridad debido al arrastre de fricción. El casquillo 18 forma un elemento de premontaje en forma de taco y se usa para el alojamiento del tornillo 3 en el elemento estructural 2, concretamente, de modo que el eje 19 del tornillo 3 en la posición de premontaje se oriente, al menos aproximadamente, en posición rectangular respecto al elemento estructural 2 o a la pieza 7 de trabajo. El casquillo 18 puede presentar una extensión axial mayor que lo que corresponde al grosor del elemento estructural 2. Se puede prever, especialmente, un collar 20 que se coloca fuera sobre la superficie del elemento estructural 2 y que forma un tope que impide que se introduzca a presión más profundamente o que se atraviese el elemento estructural 2. En el otro lado, es decir, dirigido hacia la pieza 7 de trabajo, el casquillo 18 puede terminar en el final del orificio 17 pasante o, como se muestra en la figura 5, se puede configurar comparativamente más corto. El casquillo 18 también puede sobresalir (no representado) en una cierta medida del elemento estructural 2 y disponer allí de una prolongación que forme, especialmente, un nervio expansible. El casquillo 18 se sujeta así fijamente en ambos sentidos en la dirección axial. Sólo se debería prever el saliente axial del nervio expansible, si éste se puede aplicar desde el punto de vista constructivo sin perjuicio de la fuerza de pretensión, por ejemplo, si se usa una junta 22 entre el elemento estructural 2 y la pieza 7 de trabajo, cuya altura de construcción es mayor que el saliente axial del nervio expansible en el casquillo 18. El casquillo 18 se compone de matera sintética que tiene una configuración mucho más elástica, en comparación con un casquillo de chapa, que, por ejemplo, la necesaria para la compensación de un desplazamiento de centro durante el atornillado de varios tornillos 3 en una pieza 7 de trabajo.

El casquillo 18 presenta un diámetro 21 interno que sólo es insignificantemente mayor que el diámetro 13 externo de la rosca 10. La longitud axial del casquillo 18 se corresponde básicamente con el grosor del elemento estructural 2 de modo que el tornillo 3 se sujeta orientado con su eje 19, al menos, aproximadamente en ángulo recto respecto a la superficie de la pieza 7 de trabajo, como se necesita al principio del proceso de atornillado en la pieza 7 de trabajo.

El tornillo 3 presenta en la zona alrededor del vástago 5, rodeado por la superficie 5 e apoyo, una depresión 23 circular que se conforma y dedica para el alojamiento del cuello 20 del casquillo 18. Las dimensiones se fijan de manera que el collar 20 se aloje con suficiente juego en dirección axial y radial en la depresión 23, cuando se ha apretado el tornillo. En este estado (figura 2) la depresión 23 aloja con juego el material del collar 20 del casquillo 18 de manera que no se perjudica la transmisión de la fuerza axial mediante la superficie 6 de apoyo al elemento estructural 2. Especialmente, entre la superficie 6 de apoyo y la superficie del elemento estructural 2 no se aprieta ningún material sintético que podría provocar fenómenos de asentamiento.

En la pieza 7 de trabajo se prevé un taladro 24, adaptado al tornillo 3, que presenta la rosca 25 que se adapta a la rosca 10 del tornillo 3. El taladro 24 dispone arriba de un bisel 26 (figuras 1 y 5) que sirve para facilitar la introducción del reborde 15 de centrado en el taladro 24 o de la zona 14 de reborde.

El casquillo 18 presenta en la zona del collar 20, en cualquier caso en su zona final superior, prolongaciones 27 sobresalientes hacia dentro que se pueden disponer oblicuamente respecto al eje 19, dirigidas hacia abajo. Se pueden disponer de dos a aproximadamente siete prolongaciones 27 distribuidas por el contorno interno del casquillo 18. Si se usa una materia sintética blanda para el casquillo 18, entonces las prolongaciones también se pueden reunir en un nervio circular.

El premontaje de la unidad de montaje a partir de un elemento estructural 2 y de, al menos, un tornillo 3 mediante el casquillo 18 se puede realizar de distintas maneras. En una primera forma de montaje, el casquillo 18 se fija con seguridad en el orificio 17 pasante del elemento estructural 2. A continuación, el tornillo 3 se introduce en el casquillo 18 y se presiona axialmente hacia dentro o se atornilla, como se puede ver en la figura 1. Aquí, las prolongaciones 27 del casquillo 18 se expanden radialmente, en especial cuando la rosca 10 se desliza delante de las prolongaciones 27. A continuación, en la zona de la ranura 8 anular se expanden radialmente las prolongaciones 27 aproximadamente hacia fuera y sujetan el tornillo 3 en cualquier posición después que se ha terminado el proceso de introducción a presión (figura 1). El casquillo 18 fija el tornillo 3 con su eje 19 orientado, pues el diámetro 21 interno del casquillo sólo es insignificantemente mayor que el diámetro 13 externo de la rosca 10. Se entiende que el elemento estructural 2 dispone generalmente de varios tornillos 3 de este tipo. La unidad de montaje se transporta así hasta el lugar de montaje y allí se coloca sobre la pieza 7 de trabajo de la forma que se indica en la figura 1 en un pasa intermedio. A continuación se realiza el atornillado de los tornillos 3, pudiendo ocurrir esto al mismo tiempo o consecutivamente. Aquí los rebordes 15 de centrado se insertan en los taladros 24. Debido a la elasticidad del material sintético de los casquillos 18, los tornillos 3 se pueden desviar limitadamente unos respecto a otros y pueden compensar entre sí el desplazamiento de los ejes 28 de varios taladros 24 en la pieza 7 de trabajo. Las roscas 10 engranan en las roscas 25 y al final del proceso de atornillado se alcanza en cada tornillo 3 una posición relativa, como se puede ver en la figura 2. Cada tornillo con su rosca 10 ha salido y se ha liberado del casquillo 18. El casquillo 18 no realiza ninguna función es esta posición. La fuerza de pretensión se transmite exclusivamente a través de la superficie 6 de apoyo.

Sin embargo, en el montaje también es posible poner en contacto primero los casquillos 18 con los tornillos 3, o sea, sobre la rosca 10 y después seguir empujando ala zona de la ranura 8 anular en el vástago 5. Este tipo de unidades a partir del tornillo 3 y el casquillo 18 se pueden después introducir a presión en un orificio 17 pasante en el elemento estructural 2. Aquí también se aprovecha la flexibilidad elástico-plástica de la materia sintética del casquillo 18 para un paso de montaje de este tipo. El apriete y el tensado se realiza de igual manera a la descrita anteriormente. Así se obtiene una posición final que se puede ver en la figura 2.

Para que el tornillo 3 se aloje fijamente en la posición exacta y orientado en el elemento estructural 2, el casquillo 18 posee el diámetro 21 interno que se configura con un tamaño sólo insignificantemente menor que el diámetro 13 externo del vástago 5, provisto de la rosca 10, del tornillo 3.

La forma de realización, mostrada en la figura 3, se corresponde en partes esenciales con la forma de realización de las figuras 1 y 2 de manera que se remite a esa descripción. Sin embargo, a diferencia de lo mostrado allí, el collar 20 presenta una altura mayor que la altura de la depresión 23. Al apretar el tornillo 3 durante el atornillado en la pieza 7 de trabajo, se comprime axialmente el collar 20 del casquillo 18 de manera que se produce un efecto de obturación en este punto. Con este fin sólo se consume una pequeña parte de la fuerza axial. La ranura 8 anular posee, además, un diámetro menor que el que corresponde al diámetro de rodadura del vástago 5 en la zona de la rosca 10. El diámetro de la ranura 8 anular puede ser, incluso, más pequeño que el diámetro menor de la rosca 10, consiguiéndose así mayor visibilidad de modo que resulta posible un atornillado comparativamente más profundo.

Otra forma de realización de la unidad de montaje se representa y explica en la figura 4. Ésta coincide ampliamente con la forma de realización de las figuras 1 a 3, por lo que se remite a la descripción que aparece allí. Sólo la rosca 10 del tornillo 3 no se configura aquí como rosca métrica, sino como rosca 10 estriante con una sección 11 transversal trilobular. En correspondencia, en la pieza 7 de trabajo sólo hay un taladro 29 barrenado, en el que el tornillo 3 labra de forma autoestriante su rosca durante el atornillado. El casquillo 18 no presenta aquí ningún collar 20, pero sí las prolongaciones 27. La extensión axial del casquillo equivale al grosor del elemento estructural 2. En el extremo inferior del casquillo 18 no hay nervio expansible, de modo que un casquillo 18 de este tipo es adecuado especialmente, junto con un tornillo 3, para la introducción axial a presión en el orificio 17 pasante del elemento estructu-
ral 2.

La forma de realización, mostrada en la figura 5, se basa en la forma de realización de las figuras 1 y 2. A diferencia de lo representado allí, el casquillo 18 se ha acortado axialmente y termina dentro del orificio 17 pasante. El extremo inferior del casquillo 18 se encuentra, no obstante, relativamente respecto a un punto, en el vástago 5 del tornillo 3, que tiene la rosca 10. Dado que el diámetro 21 interno del casquillo sólo es insignificantemente menor que el diámetro 13 externo de la rosca 10, se produce aquí también un efecto de orientación hacia el eje 19 del tornillo 3 que es suficiente para la colocación o centrado, a pesar de que aquí no hay un reborde 15 de centrado en el tornillo 3. La altura del collar 20 se corresponde aproximadamente con la altura o profundidad de la depresión 23.

La forma de realización, representada en la figura 6, se basa en la forma de realización de las figuras 1 y 2. A diferencia de lo mostrado allí, la unidad de montaje se complementa con un cuarto elemento, concretamente, un disco 30 de apoyo. El tornillo 3 introducido es normal, o sea, sin depresión 23 y provisto de una superficie 6 de apoyo continua. El disco 30 de apoyo tiene una sección transversal con forma de Z y, por tanto, una superficie 31 de apoyo comparativamente mayor en el elemento estructural 2. No obstante, se produce un momento de fricción de la cabeza ventajosamente reducido, durante el apriete del tornillo 3. El disco 30 de apoyo se puede disponer protegido contra pérdidas en el vástago 5 del tornillo, por ejemplo, sujeto a la rosca 10 laminada que se crea en el vástago 5 del tornillo 3 después de la colocación del disco 30 de apoyo. Se ve que el disco 30 de apoyo también se puede configurar, por otra parte, de una sola pieza con el tornillo 3, como se muestra en la figura 1.

En las figuras 7 a 14 se representan, finalmente, distintas formas de realización del casquillo 18.

El casquillo 18 según las figuras 7 y 8 presenta tres prolongaciones 27 distribuidas uniformemente por el contorno, que se disponen por separado partiendo del diámetro 21 interno del casquillo 18 hacia dentro. También se puede ver claramente la posición oblicua de las prolongaciones 27. El collar 20 se extiende radialmente hacia fuera. El collar 20 y las prolongaciones 27 se prevén colindantes en la zona superior del casquillo 18.

El casquillo 18 según las figuras 9 y 10 presenta cinco prolongaciones distribuidas uniformemente por el contorno, que se disponen por separado partiendo del diámetro 21 interno del casquillo 18 hacia dentro. El casquillo 18 presenta una capa 32 de pegamento en una parte de su longitud axial.

El casquillo 18 según las figuras 11 y 12 presenta, de nuevo, tres prolongaciones 27 distribuidas uniformemente por el contorno, que se disponen por separado partiendo del diámetro 21 interno del casquillo 18 radialmente hacia dentro. Aquí no hay cuello 20. Las prolongaciones 27 se disponen aproximadamente por debajo del extremo superior del casquillo 18. Un bisel 33 de entrada facilita la introducción a presión del casquillo 18 en el orificio 17 pasante en la pieza estructural 2.

El casquillo 18 según las figuras 13 y 14 presenta, de nuevo, cinco prolongaciones 27 distribuidas uniformemente por el contorno, que se disponen por separado partiendo del diámetro 21 interno del casquillo 18 hacia dentro. El casquillo 18 presenta en su contorno externo abultamientos 34 que provocan un asiento seguro para el casquillo 18 introducido a presión en el orificio 17 pasante.

El casquillo 18 puede presentar en su diámetro externo una medida mayor respecto al orificio 17 pasante para favorecer un asiento fijo después del proceso de introducción a presión y para lograr mediante el arrastre de fricción el posicionamiento protegido contra la torsión. También es posible enclavar el casquillo 18 en el orificio 17 pasante usando un pegamento o producto similar. En general, no son necesarias medidas de este tipo.

Lista de referencias

1.	Unidad de montaje
2.	Elemento estructural
3.	Tornillo
4.	Cabeza
5.	Vástago
6.	Superficie de apoyo
7.	Pieza de trabajo
8.	Ranura anular
9.	Longitud axial
10.	Rosca
11.	Corte transversal trilobular
12.	Diámetro menor
13.	Diámetro externo
14.	Zona de reborde
15.	Reborde de centrado
16.	Zona estriada
17.	Orificio pasante
18.	Casquillo
19.	Eje
20.	Collar
21.	Diámetro interno
22.	Junta
23.	Depresión
24.	Taladro
25.	Rosca
26.	Bisel
27.	Prolongación
28.	Eje
29.	Taladro
30.	Disco de apoyo
31.	Superficie de apoyo
32.	Capa de pegamento
33.	Bisel de entrada
34.	Abultamiento

Claims

1. Unidad (1) de montaje compuesta por un elemento estructural (2) y, al menos, un tornillo (3), así corno por un casquillo (18) asignado a cada tornillo, presentando, en cada caso, el elemento estructural (2) un orificio (17) pasante para cada tornillo (3), poseyendo cada tornillo (3) una cabeza (4), usada para el accionamiento, con una superficie (6) de apoyo, dirigida hacia el elemento estructural (2), y un vástago (5) provisto, al menos en parte, de una rosca (10) y configurándose el casquillo (13) con posibilidad de introducción en el orificio (17) pasante y estando unido éste al tornillo (3) y al elemento estructural (2) de forma protegida contra pérdidas, caracterizada porque el casquillo (18) se conforma corno pieza moldeada de materia sintética y se puede fijar en el orificio (17) pasante del elemento estructural (2), bajo deformación elástica, con arrastre de fricción y/o arrastre de forma, así como porque presenta, para el alojamiento en posición centrada del tornillo (3), un diámetro (21) interno que sólo es insignificantemente mayor que el diámetro (13) externo del vástago (5), provisto de la rosca (10), del tornillo (3) y porque la superficie (6) de apoyo en el tornillo (3) se conforma, para la transmisión de la fuerza axial, desviándose del casquillo (18), de manera que entra en contacto directo o indirecto con el elemento estructural (2).

2. Unidad de montaje según la reivindicación 1, caracterizada porque el tornillo (3) presenta en la zona del vástago (5), a continuación de la superficie (6) de apoyo, una ranura (8) anular que forma un destalonado y cuyo diámetro es menor que el diámetro (28) interno del casquillo (18) y cuya longitud (9) axial efectiva es mayor que la longitud del casquillo (18) en el orificio (17) pasante del elemento estructural (2).

3. Unidad de montaje según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el casquillo (18) presenta en la zona final, dirigida hacia la cabeza (4) del tornillo (3), un collar (20) que sobresale hacia fuera y que forma un tope durante la introducción del casquillo (18) en el orificio (17) pasante.

4. Unidad de montaje según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque el tornillo (3) presenta, para impedir el aprisionamiento del material del casquillo (18) durante el apriete, a continuación de la superficie ¡6) de apoyo una depresión (23) circular que se configura como ranura de desviación y que aloja el collar (20) que sobresale hacia fuera.

5. Unidad de montaje según la reivindicación 3, caracterizada porque el casquillo (18) presenta una altura de construcción mayor que el elemento constructivo (2) en la zona del orificio (17) pasante y tiene en el lado, dirigido hacia la cabeza (4) del tornillo (3), el collar (20), que sobresale radialmente del orificio (17) pasante, o resaltos correspondientes.

6. Unidad de montaje según la reivindicación 1, caracterizada porque el casquillo (18) presenta varias prolongaciones (27) que se deforman elásticamente y que se disponen oblicuamente dirigidas hacia dentro.

7. Unidad de montaje según la reivindicación 6, caracterizada porque las prolongaciones (27), que sobresalen hacia dentro, del casquillo (18) disponen de un bisel para facilitar la introducción del tornillo (3).

8. Unidad de montaje según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la rosca (10) en el vástago (5) del tornillo (3) presenta una extensión axial menor que el grosor del elemento estructural (2).

9. Unidad de montaje según la reivindicación 1, caracterizada porque el tornillo (3) presenta en el extremo libre de su vástago (5) un reborde (15) de centrado sin rosca, que tiene un diámetro externo menor que el diámetro (21) interno del casquillo (18).

10. Unidad de montaje según la reivindicación 4, caracterizada porque la depresión (23), a continuación de la superficie (6) de apoyo, presenta una extensión axial menor que el collar (20) del casquillo (18) de manera que en estado de tensión se logra un efecto de obturación en este punto.