ES2213127T3 - Sistema para fijar un miembro estructural a un miembro de soporte. - Google Patents

Abstract

Un sistema para fijar un miembro estructural (42) a un miembro de soporte (50), teniendo el miembro de soporte al menos un espárrago (54) que se extiende a través de una abertura (44, 46) del miembro estructural (42), comprendiendo el sistema las siguientes características: - un manguito (14) que tiene una brida radial (32) en un extremo y que está adaptado para ser introducido en la abertura (44, 46) del miembro estructural (42), - un elemento de cierre estanco anular (16) situado sobre el manguito (14) y adaptado para enganchar con una superficie asociada (46) del miembro estructural (42), y - una disposición de tuerca integral (12), preferentemente de acero para flejes, que tiene: una porción de tuerca (18) adaptada para ser enroscada sobre el espárrago (54), una porción de sujeción (28, 30) adaptada para ser fijada a la brida (32), siendo la porción de sujeción rotable con respecto a y enganchando axialmente la brida radial (32) del manguito (14) y una porción deformable (26) situada entre la porción de tuerca (18) y la porción de sujeción (28, 30) la cual posibilita una cierta deformación axial si la disposición de tuerca (12) se enrosca sobre el espárrago (54) con un determinado par de fuerzas hasta encajar con la brida radial (32), formando la porción deformable (26) y la porción de sujeción (28, 30) un paso para el espárrago (54).

Description

Sistema para fijar un miembro estructural a un miembro de soporte.

La invención se refiere a un sistema para fijar un miembro estructural a un miembro de soporte de acuerdo con la reivindicación 1, véase, por ejemplo, el documento EP-A-0942164.

Frecuentemente constituye un objeto el fijar firmemente un miembro estructural a un miembro de soporte y conseguir que el miembro estructural no se salga por sí solo debido a la vibración permanente del miembro de soporte. Además, constituye un objeto el montar el miembro estructural sobre el miembro de soporte de forma estanca y amortiguada contra las vibraciones. Dicho supuesto existe, por ejemplo, cuando se acopla una tapa que requiere se fije al bloque del motor como una cubierta de la culata. Un supuesto de acoplamiento similar existe también cuando se montan sistemas de tubos de entrada. El miembro de soporte, en la mayoría de los casos incorpora, montados sobre el mismo, unos llamados espárragos a los que se acopla luego el medio estructural por medio de una tuerca. Sin embargo, una tuerca común que se aprieta tiene únicamente un pequeño ángulo de rotación de 360º, por ejemplo, para aplicar el par de fuerzas requerido. El riesgo está en que la tuerca suele aflojarse después de un tiempo. En este caso de roscado "severo" una simple ligera distorsión de la tuerca provoca ya el que ésta se afloje, lo que no es deseable. La tuerca podría también aflojarse por el hecho de que el entero ensamblaje sufra una deformación permanente, lo que también se llama una deformación de asentamiento, debido a las fuerzas tensoras y compresoras aplicadas. Un pequeño alivio del esfuerzo provoca que la presión se elimine.

Constituye el objeto de la invención proporcionar un sistema para fijar un miembro estructural a un miembro de soporte en el que se impide que el ensamblaje acoplado se afloje de manera independiente a pesar de dos fenómenos de deformación de asentamiento.

El objeto se obtiene mediante las características de la reivindicación 1.

El sistema inventivo consta de tres componentes, a saber, un manguito, una disposición de tuerca, y un elemento de cierre hermético anular.

El manguito tiene una brida radial y un diámetro interior que es ligeramente mayor que el diámetro exterior del espárrago. La disposición de tuerca tiene una porción de tuerca que está adaptada para enroscarse en el espárrago. Asimismo tiene una porción de sujeción adaptada para quedar aprisionada por la brida del manguito, en cuyo caso, sin embargo, es posible una rotación relativa entre el manguito y la disposición de tuerca. Una porción elásticamente deformable está dispuesta entre la porción de tuerca y la porción de sujeción, la cual cede si la disposición de tuerca, mientras está siendo axialmente presionada contra el manguito, es roscada en el espárrago. En esta fase, la porción de sujeción de la disposición de tuerca enganchará con la brida radial del manguito, el cual, a su vez, se apoya en el miembro de soporte o en una superficie de apoyo del espárrago del miembro de soporte. Al mismo tiempo, el miembro estructural que va a fijarse es presionado contra el miembro de soporte por medio de la brida radial del manguito.

La disposición de tuerca está hecha de acero, preferentemente de acero para flejes, que es bastante fuerte aunque admite una cierta deformación axial de la porción deformable. De esta forma, puede tener lugar una rotación de 360º dos o tres veces mientras la porción de tuerca se aprieta. Esto provoca que se acumule una presión a lo largo de una línea relativamente amplia que no se perderá incluso aunque la disposición de tuerca se afloje en un determinado ángulo de rotación, por ejemplo, o que se presenten fenómenos de deformación de asentamiento.

La disposición de tuerca es de gran dureza, que se consigue mediante un procedimiento multifase de templado y revenido. Dicho procedimiento es conocido como tal. El objetivo es conseguir una dureza entre 45 y 50 HRZ (dureza Rockwell) para la disposición de tuerca de la invención.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el lado exterior de la disposición de tuerca tiene conformado sobre el mismo unas superficies para la llave, preferentemente en forma de hexágono. Las superficies para la llave están preferentemente situadas en una porción de diámetro mayor entre la porción de tuerca y la porción de sujeción. Como resultado de ello, la disposición de tuerca posibilita el uso de llaves de grandes dimensiones, lo que hace más fácil aplicar un par de fuerzas elevado.

En otro aspecto de la invención, la disposición de tuerca incorpora la forma de un manguito escalonado con la excepción de la porción de sujeción, teniendo la porción de tuerca un primer diámetro exterior y una porción de conexión que tiene un segundo diámetro exterior y un escalón redondeado entre las porciones que forman la porción deformable. El escalón o reborde tiene forma ligeramente cónica con las adecuadas zonas de transición redondeadas dispuestas hacia la porción de sujeción y hacia la porción de tuerca, para evitar esfuerzos inadmisibles del material durante la deformación.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la porción de sujeción tiene una brida que engancha con la brida del manguito, y al menos dos porciones de agarre en forma de gancho están adaptadas a la circunferencia de la brida radial que engancha el borde de la brida del manguito. Es imaginable que se produzca de otra forma la conexión prisionera pero rotable entre la disposición de tuerca y el manguito, especialmente si hay espacio suficiente disponible. La constitución de las porciones de agarre en forma de gancho ahorran excepcionalmente mucho espacio, lo que basta para conseguir la conexión prisionera. En esta zona no se requiere que se transmitan fuerzas especiales. Preferentemente, se incorporan tres porciones de agarre separadas entre sí 120º.

En otro aspecto de la invención, el otro extremo del manguito tiene también conformada sobre ella una brida radial que preferentemente se extiende hacia afuera. En ese caso, se apoyará contra el miembro de soporte o contra una superficie de contacto de soporte del espárrago. De esta forma, el manguito actúa como un separador y evita que el elemento de cierre estanco quede sometido a una compresión demasiado grande. Además, la rotabilidad entre la disposición de tuerca y el manguito evita que el elemento de cierre estanco sufra una torsión mientras se aprieta la disposición de tuerca.

Como se indicó anteriormente, el manguito puede estar apoyado en una superficie de apoyo del espárrago. La superficie de apoyo puede estar constituida por una porción ensanchada del espárrago que tiene unas superficies para la llave en su circunferencia. Por ejemplo, el espárrago es atornillado dentro de los pertinentes taladros roscados del bloque del motor. Las superficies para la llave pueden entonces utilizarse para aplicar el par adecuado con vistas a fijar eficazmente el espárrago al bloque del motor.

A continuación se expondrá de forma detallada la invención con referencia a los dibujos.

La Fig. 1 muestra en sección un sistema de sujeción de acuerdo con la invención.

La Fig. 2 muestra la disposición de tuerca del sistema de sujeción de la Fig. 1 en una vista desde abajo.

La Fig. 3 muestra una sección a través de la disposición de tuerca de la Fig. 2 a lo largo de las líneas 3-3.

La Fig. 4 muestra una vista lateral de la disposición de tuerca de la Fig. 2.

La Fig. 5 muestra cómo ensamblar el sistema de sujeción de la Fig. 1 dentro de la cubierta de la culata de un cilindro.

La Fig. 6 muestra cómo montar la cubierta de la culata del cilindro de la Fig. 5 sobre el bloque de un motor.

El sistema de sujeción ilustrado en la Fig. 1 se designa genéricamente mediante la referencia numeral 10. Comprende una disposición de tuerca 12, un manguito 14 y un elemento de cierre estanco 16. La disposición de tuerca puede verse con mayor nitidez en las Figuras 2 a 4.

La disposición de tuerca 12 tiene una porción de tuerca cilíndrica anular 18 que tiene una rosca hembra 20. Asimismo tiene una porción 22 que es hexagonal tanto en su parte interior como en la exterior y mediante la que se forman las superficies para la llave 24. La extensión radial de la porción 22 es mayor que la de la porción de tuerca 18. Entre esas porciones, se sitúa una porción deformable 26, en forma de cono, la cual está unida a la porción de tuerca 18 y a la porción 22 pasando por unas zonas de transición redondeadas. La porción 22 está unida por una brida radial 28. La circunferencia de la brida radial 28 tiene, dispuesta en ella, tres porciones de agarre 30 conformadas como ganchos en sección como se desprende de las Figuras 1, 3 y 4. La Fig. 4 no muestra una porción de agarre por razones de claridad.

Como puede apreciarse en la Fig. 1, el manguito 14 tiene una brida radial 32. Las porciones de agarre 30 sujetan dicha brida por su borde de forma que la disposición de tuerca 12 y el manguito 14 quedan conectados y prisioneros entre sí. A pesar de ello, resulta posible la rotación relativa de estas piezas. Para conectar estas dos piezas, las porciones de agarre 30 están inicialmente formadas de tal forma que la brida radial 32 pueda colocarse fácilmente contra la brida radial 28 de la disposición de tuerca. Las porciones de agarre son a continuación dobladas hasta que agarren circularmente los bordes de la brida radial 32 como puede verse en la Fig. 1.

El elemento de cierre estanco 16, hecho de un material elastomérico, es genéricamente anular y encaja su cara terminal frontal con la parte inferior de la brida radial 32 como puede verse en la Fig. 1. La pared interior del elemento de cierre estanco anular 16, mientras está sometido a presión, se apoya contra el lado exterior del manguito 14. Una porción anular axial 34 del elemento de cierre estanco 16, se extiende hacia abajo mientras encaja en el lado exterior del manguito 14. Su diámetro exterior es relativamente pequeño. El manguito 14, en su otro extremo, tiene una brida radial 38 que tiene una porción levantada como puede verse en la referencia numeral 40.

Con referencia a la Fig. 5, se delinea una porción 42 de una cubierta la cual cubre la culata del cilindro de un motor. La cubierta 42 tiene un taladro escalonado con una primera porción 44 del taladro y una segunda porción 46 del taladro que es de mayor diámetro. La arandela de cierre estanco 16, cuando está sometida a una ligera presión, se asienta en la porción 46 del taladro extendiéndose el manguito 14 con la brida 38 hacia abajo a través de la porción 44 del taladro. La cubierta 42 y la porción de sujeción 10 constituyen una unidad preensamblada que puede conectarse a un bloque 50 del motor como puede verse en la Fig. 6. El bloque 50 del motor se muestra únicamente en sus líneas exteriores y tiene un taladro roscado 52 que se adapta a un fuste roscado de un espárrago 54. El espárrago 54 posee una porción radialmente ensanchada 56 que tiene unas superficies 58 para la llave, en forma de hexágono. Un miembro estructural 60 en forma de panel está dispuesto entre la porción ensanchada 58 y la superficie del bloque 50 del motor que encara aquella. La cubierta 42 tiene embutida en ella una junta hermética circunferencial 62 que conecta con la superficie del bloque 50 del motor que encara aquella. La porción roscada superior 64 del espárrago 54 se extiende a través del manguito 14 y la disposición de tuerca 12 se enrosca en la porción de fuste 64. Para fijar finalmente la cubierta 42, la disposición de tuerca 12 se aprieta sobre la porción de fuste 64. Esto hace que la disposición de tuerca 12 gire con respecto al manguito 14 y el elemento de cierre estanco 16 permanezca fijo en la cubierta 42. La disposición quedará apretada después de dos o tres rotaciones. En esta fase, la porción 28 de la brida radial de la disposición de tuerca 12 se apoya en la brida radial 32 del manguito 14 y la brida radial 38 del manguito 14, a su vez, se apoya en el lateral del ensanchamiento radial 56 del espárrago 54 que lo encara. De esta forma, el manguito 14 sirve para limitar la compresión del elemento de cierre estanco 16. El elemento de cierre estanco, a su vez, no resulta sometido a esfuerzo porque únicamente se gira la disposición de tuerca 12 de acuerdo con lo anteriormente expuesto. Cuando se aplica la fuerza tensora al espárrago 54 la porción 26 experimenta una cierta deformación, de forma que la disposición de tuerca 12 puede efectuar dos, tres o más rotaciones antes de que la fuerza de tracción deseada o el par requerido se alcance. Las porciones de agarre mantienen la suficiente distancia respecto de la superficie de la cubierta 42.

Claims (8)

1. Un sistema para fijar un miembro estructural (42) a un miembro de soporte (50), teniendo el miembro de soporte al menos un espárrago (54) que se extiende a través de una abertura (44, 46) del miembro estructural (42), comprendiendo el sistema las siguientes características:

- un manguito (14) que tiene una brida radial (32) en un extremo y que está adaptado para ser introducido en la abertura (44, 46) del miembro estructural (42),

- un elemento de cierre estanco anular (16) situado sobre el manguito (14) y adaptado para enganchar con una superficie asociada (46) del miembro estructural (42), y

- una disposición de tuerca integral (12), preferentemente de acero para flejes, que tiene:

una porción de tuerca (18) adaptada para ser enroscada sobre el espárrago (54),

una porción de sujeción (28, 30) adaptada para ser fijada a la brida (32), siendo la porción de sujeción rotable con respecto a y enganchando axialmente la brida radial (32) del manguito (14) y

una porción deformable (26) situada entre la porción de tuerca (18) y la porción de sujeción (28, 30) la cual posibilita una cierta deformación axial si la disposición de tuerca (12) se enrosca sobre el espárrago (54) con un determinado par de fuerzas hasta encajar con la brida radial (32), formando la porción deformable (26) y la porción de sujeción (28, 30) un paso para el espárrago (54).

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el lado exterior de la disposición de tuerca (12) tiene unas superficies para la llave (24), preferentemente en forma de hexágono.

3. El sistema de las reivindicaciones 1 o 2, en el que con la excepción de la porción de sujeción (28, 30) la disposición de tuerca (12) tiene la forma de un manguito escalonado, teniendo la porción (18) de tuerca un primer diámetro exterior y teniendo una porción de unión (22) un segundo diámetro más grande, y formando el escalón redondeado existente entre las porciones de tuerca y de unión la porción deformable (26).

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la porción de sujeción tiene una brida radial (28) que engancha con la brida (32) del manguito (14), y al menos dos porciones de agarre en forma de gancho (30) están conformadas a la circunferencia de la brida radial (28) las cuales encajan con el borde de la brida (32), del manguito (14).

5. El sistema de la reivindicación 1, en el que la brida radial (38) está conformada en el otro extremo del manguito (14).

6. El sistema de la reivindicación 1, en el que el espárrago (54) tiene una superficie de apoyo que es enganchada por el otro extremo del manguito (14).

7. El sistema de la reivindicación 6, en el que la superficie de apoyo está conformada en un ensanchamiento radial (56) del espárrago (54), teniendo el ensanchamiento unas superficies (58) para la llave en la circunferencia del mismo.

8. El sistema de la reivindicación 1, en el que la disposición de tuerca (12) tiene una dureza de 45 a 50 HRC.