ES2220496T3 - Union roscada. - Google Patents

Abstract

Unión roscada, especialmente para componentes plásticos, compuesta de un tornillo y de una pieza insertada que se debe introducir en una de las partes de la unión de forma segura contra la torsión y que recibe en un paso axial la rosca del tornillo, caracterizada porque la pieza insertada (1) es de una aleación de aluminio, porque el paso axial (2; 2a) de la pieza insertada (1) ha sido conformado sin rosca, porque el tornillo también es de una aleación de aluminio que tiene una dureza considerablemente mayor que la aleación de la pieza insertada (1) y porque el tornillo tiene una rosca que ranura o corta la rosca interior de la pieza insertada.

Description

Unión roscada.

La invención se refiere a una unión roscada especialmente para componentes plásticos, que se compone de un tornillo y de una pieza insertada que ha de colocarse en una de las partes de la unión de forma segura contra el giro y que aloja la rosca del tornillo en un paso axial (US 5 082 405 A).

Tales uniones roscadas son conocidas en forma de las, así llamadas, uniones de microrrosca para componentes plásticos pequeños y, sobre todo, de poco espesor. Debido a que éstas con frecuencia no resisten las fuerzas que se presentan al autorroscar los tornillos la contrarrosca al ser atornillados, se utilizan piezas insertadas según la técnica actual, las cuales, al moldear por inyección el componente plástico se envuelven (inlays) o se empotran a posteriori en caliente en el componente plástico (termoplástico) o bien por ultrasonido (inserts). Estas piezas insertadas conocidas son de latón y se fabrican como piezas giratorias con rosca interior en el paso así como con un moleteado exterior o similar para aumentar la seguridad contra la torsión en el estado empotrado. Como tornillo se utiliza un tornillo métrico de acero. Esta unión roscada conocida no solamente tiene un costo de fabricación relativamente alto sino también un alto peso, lo que no es deseado en algunos casos de utilización, como por ejemplo en los teléfonos móviles. Además, las tolerancias necesarias de roscas precortadas reducen la seguridad de la unión roscada contra un auto-desenroscado, sobre todo en caso de solicitaciones dinámicas. A esto hay que añadir la pérdida de la fuerza de tensión previa como consecuencia de cambios de temperatura debido a diferentes coeficientes de dilatación térmica de los materiales integrantes.

El objetivo de la invención es, sobre todo para los fines de utilización del tipo arriba mencionado, proporcionar una unión roscada de fabricación más barata y al mismo tiempo de funcionamiento seguro.

Partiendo de la fase actual del desarrollo de la técnica, la invención consiste en que la pieza insertada está hecha de una aleación de aluminio, en que el paso axial de la pieza insertada tiene paredes lisas (sin rosca), en que también el tornillo está hecho de una aleación de aluminio con una dureza esencialmente mayor que la aleación de la pieza insertada y en que el tornillo tiene una rosca cortante o bien ranurante para producir la rosca interior de la pieza insertada. Una pieza insertada de este tipo puede fabricarse de forma considerablemente más sencilla y más barata como pieza giratoria, es decir, por ejemplo por extrusión, pero, sin embargo, es capaz de resistir las fuerzas que se presentan al cortar la rosca interior en el paso con ayuda del tornillo de diseño correspondiente sin que se dañe el componente plástico que aloja la pieza insertada.

Esta es la particularidad de la utilización presente de tales tornillos, en sí ampliamente conocidos, los cuales, debido a su diseño cortan o graban la contrarrosca en la otra parte de la unión. Hasta la fecha, tales tornillos solamente se utilizaban en aquellos casos en los que no se requería ningún componente constructivo adicional y especial como contraparte correspondiente de la unión, sino que el tornillo se atornillaba directamente (después de un taladro previo) en el componente a fijar o en un componente que sujeta éste, como muestra, por ejemplo, la US-A-2 167 558 (por ejemplo una tuerca).

Por la EP 0 645 153 A1, también se conoce la unión de dos componentes de plástico o metal (entre otros aluminio), como por ejemplo el vástago de émbolo de una jeringuilla con el émbolo, porque un extremo tubular sin rosca del vástago de émbolo se enrosca en una espiga roscada en el émbolo, donde la espiga roscada de material más dúctil de la contrapieza produce la contrarrosca.

Además de la reducción del peso en un factor de 3 frente al emparejamiento convencional arriba descrito, así como de una retención automática alta de la pareja de roscas debido a un ajuste sin holgura, el emparejamiento de aluminio aporta la ventaja adicional de una reducida pérdida de la fuerza de tensión previa en caso de solicitudes térmicas cambiantes (una relajación reducida) debido a que los coeficientes de dilatación térmica de las partes de la unión son similares. Además, se trata de componentes de unión antimagnéticos. Por otro lado queda excluida una corrosión de contacto.

El diámetro del paso sin rosca no ha de ser el mismo a lo largo de su longitud axial, sino que puede reducirse desde un extremo al otro. Además, se puede prever un perfil de sección transversal del paso diferente a un círculo, por ejemplo una sección transversal elíptica o una sección transversal circular con resaltes que se extienden en forma de nervios paralelamente al eje del paso, de manera que la rosca producida en la pieza insertada se limita a estos nervios, que, sin embargo, facilitan el corte de la rosca.

Preferiblemente, para la pieza insertada se utiliza una aleación de aluminio, no endurecible o de dureza natural o bien de endurecimiento en frío, con una dureza < 90 HB, mientras que el tornillo se fabrica con una aleación de aluminio de endurecimiento en caliente con una dureza > 140 HB. Si se aplica como criterio la resistencia a la tracción Rm, la del tornillo debería ser > 450 MPa (N/mm^{2}) mientras que para la pieza insertada habría de cumplirse Rm < 300 N/mm^{2}. Para la pieza insertada se considera, sobre todo, una aleación de AlMg o AlMgSi y para el tornillo una aleación de AlZnMgCu.

Los dibujos ilustran la invención con ayuda de un ejemplo de ejecución. Muestran:

- Las figuras 1 a 6, diferentes formas de la pieza insertada en sección transversal y en la correspondiente vista A.

- Las figuras 7 y 8, las piezas insertadas según las figuras 2 y 4 en estado montado.

- Las figuras 9 y 10, la fijación de un perfil plano en un componente antes y después de atornillar un tornillo en la pieza insertada.

La pieza insertada representada en la figura 1, que lleva siempre la referencia 1, tiene un paso 2 cilíndrico, es decir, con sección transversal circular. En la parte exterior de uno de sus extremos se ha conformado un collar 3 cilíndrico, mientras que su contorno exterior por su longitud restante, es decir, en el área 4, tiene en sección transversal un perfil exterior redondo de seis partes con nervios 5 y ranuras 6.

La pieza insertada 1 representada en la figura 2, también tiene un paso 2 cilíndrico, el cual, sin embargo, está ensanchado en uno de sus extremos en un tramo longitudinal corto, formando un corte libre 2a. En el lado exterior del otro extremo se ha previsto un segmento cilíndrico 3 mientras que en el área 4 se ha conformado un perfil multidentado con picos 7 y concavidades 8.

El paso 2 de la pieza insertada 1 según la figura 3, se encuentra cerrado en uno de sus extremos por un fondo 9, de manera que el paso 2 tiene forma de un taladro ciego. La sección transversal del taladro ciego es exagonal y la superficie exterior 10 de la pieza insertada 1 tiene una sección transversal con forma de un perfil multidentado con picos 7a y concavidades 8a.

En la pieza insertada 1 representada en la figura 4, la sección transversal del paso 2 es de forma elíptica y se estrecha, en dirección del enroscado, desde un extremo al otro. Por la parte exterior la medida transversal es la misma por toda la longitud y tiene un perfil multidentado con picos 7 y concavidades 8.

La pieza insertada 1 según la figura 5, tiene un paso 2 cuya sección transversal tiene un contorno redondo interior en seis partes con nervios 11 y ranuras 12. La dimensión transversal del paso 2 es la misma por todo el largo de la pieza insertada 1, mientras que su superficie exterior 10 se ensancha, en dirección del enroscado, desde un extremo al otro y tiene forma de un perfil multidentado con picos 7a y concavidades 8a.

Las medidas transversales de la pieza insertada 1 según la figura 6, son las mismas por toda su longitud. Sin embargo, su paso 2 está cerrado en uno de sus extremos por un fondo 9. Por lo demás, el paso 2 tiene una sección transversal trilobular, mientras que el contorno exterior 10 está conformado como perfil redondo de seis partes con nervios 5 y ranuras 6.

La figura 7, muestra la pieza insertada según la figura 2 en estado montado en un componente 20, de tal forma que el extremo de la pieza insertada 1 provisto del corte libre 2a enrasa con la superficie 21 del componente constructivo 20.

La figura 8, muestra un estado de montaje similar de la pieza insertada según la figura 4, de tal forma que el extremo insertado con el mayor diámetro del paso 2 enrasa de forma alineada con la superficie 21 del componente constructivo 20.

Las figuras 9 y 10 muestran la fijación de un perfil plano 22 en el componente constructivo 20 con ayuda de la pieza insertada 1 fijada en éste y un tornillo 23. Si se introduce éste tornillo a través del agujero 24 en la pieza insertada 1, el tornillo ranura o corta en el paso 2 una rosca que corresponde a su rosca propia 25 y fija finalmente con su cabeza 26 el perfil plano 22 en el componente constructivo 20 tensándolo.

Claims (8)

1. Unión roscada, especialmente para componentes plásticos, compuesta de un tornillo y de una pieza insertada que se debe introducir en una de las partes de la unión de forma segura contra la torsión y que recibe en un paso axial la rosca del tornillo, caracterizada porque la pieza insertada (1) es de una aleación de aluminio, porque el paso axial (2; 2a) de la pieza insertada (1) ha sido conformado sin rosca, porque el tornillo también es de una aleación de aluminio que tiene una dureza considerablemente mayor que la aleación de la pieza insertada (1) y porque el tornillo tiene una rosca que ranura o corta la rosca interior de la pieza insertada.

2. Unión roscada según la reivindicación 1, caracterizada porque la pieza insertada (1) es de una aleación de aluminio de dureza natural o endurecible en frío con una dureza < 90 HB y porque el tornillo es de una aleación de aluminio de endurecimiento en caliente con una dureza > 140 HB.

3. Unión roscada según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la pieza insertada (1) es de una aleación de AlMg o bien de AlMgSi y porque el tornillo es de una aleación de AlZnMgCu.

4. Unión roscada según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección transversal del paso axial (2) no es redonda.

5. Unión roscada según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección transversal del paso axial (2) se estrecha en dirección longitudinal.

6. Unión roscada según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección transversal exterior de la pieza insertada tiene resaltes (7; 7a) radiales que se extienden axialmente.

7. Unión roscada según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la sección transversal exterior de la pieza insertada (1) se ensancha en dirección longitudinal.

8. Unión roscada según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pieza insertada (1) es una pieza obtenida por extrusión.