ES2236283T3 - Elemento de union. - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
- F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
- F16B35/06—Specially-shaped heads
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- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
- B60B3/14—Attaching disc body to hub ; Wheel adapters
- B60B3/16—Attaching disc body to hub ; Wheel adapters by bolts or the like
Abstract
Disposición de fijación constituida por una pieza estructural (2) y un elemento de atornillamiento (1) con una zona de ataque de fuerza (10) para una herramienta giratoria, en donde la pieza estructural (2) y el elemento de atornillamiento (1) se encuentran, en el estado fijado, aplicados una a otro a través de superficies de aplicación y en donde la superficie de aplicación (11) del elemento de atornillamiento (1) está formada en su lado vuelto hacia la pieza estructural (2) como una superficie exterior (12) de curvatura convexa y la superficie de aplicación (11) de la pieza estructural (2) está configurada como una superficie interior (16) de curvatura cóncava, en donde la superficie exterior (12) y la superficie interior (16) están dispuestas coaxialmente a un eje longitudinal común (X-X) que discurre a través de la pieza estructural (2) y el elemento (1), en donde, además, las superficies de aplicación (11) están descritas en la sección axial de la disposición de fijación por segmentosde arco curvados de tal manera que el centro o los centros de curvatura (A, A1, A2) de la superficie exterior (12) de curvatura convexa está o están distanciados - en una dirección perpendicular al eje longitudinal (X-X) - del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior de curvatura cóncava, caracterizada porque el centro o los centros de curvatura (A, A1, A2) de la superficie exterior (12) de curvatura convexa están distanciados del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior (16) de curvatura cóncava de tal manera que se proporcione una aplicación de sus superficies de aplicación (11) en la zona central - en la dirección de atornillamiento - de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16), no experimentando las zonas de borde de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16) ninguna carga o bien experimentando tan sólo una pequeña carga.
Description
Elemento de unión.
La presente invención concierne a una disposición
de fijación constituida por una pieza estructural y un elemento de
atornilla miento con una zona de ataque de fuerza para una
herramienta giratoria, encontrándose la pieza estructural y el
elemento de atornillamiento, en el estado fijado, aplicados uno a
otro a través de superficies de aplicación y estando formada la
superficie de aplicación del elemento de atornillamiento en su lado
vuelto hacia la pieza estructural como una superficie exterior
curvada en forma convexa y estando formada la superficie de
aplicación de la pieza estructural como una superficie interior
curvada en forma cóncava, estado dispuestas la superficie exterior y
la superficie interior coaxialmente a un eje longitudinal común que
discurre a través de la pieza estructural y el elemento, estando
descritas también las superficies de aplicación en la sección axial
de la disposición de fijación por unos segmentos de arco curvados de
tal manera que el centro o los centros de curvatura de la superficie
exterior curvada en forma convexa está o están distanciados del
centro o los centros de curvatura de la superficie interior curvada
en forma convexa en una dirección que discurre perpendicularmente al
eje longitudinal.
La invención concierne también a un elemento de
atornillamiento con una zona de ataque de fuerza para una
herramienta giratoria y una superficie de aplicación orientada en la
dirección de atornillamiento del elemento de atornillamiento y
construida como superficie exterior curvada en forma convexa para su
aplicación a una superficie interior curvada en forma cóncava de una
pieza estructural, estando dispuestas la superficie exterior del
elemento de atornillamiento y la superficie interior de la pieza
estructural coaxialmente a un eje longitudinal común que discurre a
través de la pieza estructural y el elemento de atornillamiento,
estando descrita la superficie de aplicación en la sección axial del
elemento de atornillamiento por segmentos de arco curvados cuyos
centros de curvatura están distanciados del eje longitudinal.
Tales disposiciones de fijación o elementos de
atornillamiento se utilizan, por ejemplo, para la fijación de ruedas
de automóvil o llantas por medio de tornillos de rueda a un vehículo
automóvil.
En los medios de unión conocidos es desventajoso
el hecho de que la superficie exterior del elemento de
atornillamiento y/o la superficie interior de la pieza estructural
se deforman y dañan con frecuencia al efectuarse un atornillamiento
repetido del elemento de atornillamiento, ya que la aplicación de la
superficie exterior del elemento de atornillamiento se efectúa,
según el dimensionamiento del elemento de atornillamiento y de la
pieza estructural, en la zona del borde delantero o trasero - en la
dirección de atornillamiento - de la superficie interior de
curvatura cóncava de la pieza estructural. Tales deformaciones
conducen durante el montaje a considerables problemas para ajustar
un par de giro definido. Además, resultan diagramas de carga
extremadamente diferentes en las posiciones extremas de tolerancia
anteriores, concretamente los llamados soportes exteriores o
soportes interiores, y, por tanto, se presentan pares de rozamiento
fuertemente diferentes en el apoyo de la cabeza.
Se conocen por el documento
US-A-4 717 299 una disposición de
fijación y un elemento de atornillamiento de la clase descrita al
principio. Como es sabido, se proporciona aquí de momento un
contacto inicial solamente en el perímetro exterior de la superficie
de curvatura cóncava y a continuación se efectúa una deformación
elástica de la superficie del anillo de tal manera que se consiga un
contacto en toda la superficie entre las dos piezas. Este contacto
de aplicación en toda la superficie puede dar lugar al efectuar una
suelta repetida, a consecuencia de la deformación plástica producida
de las superficies de aplicación, a que tenga lugar un contacto de
aplicación en la zona exterior o en la zona interior de las
superficies periféricas.
La presente invención se basa en el problema de
crear una disposición de fijación o un elemento de atornillamiento
de la clase expuesta, en la que o en el que las superficies de
aplicación se deformen o dañen lo menos posible incluso al efectuar
una suelta y fijación múltiples de la disposición de fijación o del
elemento de atornillamiento, y, además, se deberán evitar los
soportes exteriores e interiores extremos.
Según la invención, esto se consigue creando un
dispositivo de fijación en el que el centro o los centros de
curvatura de la superficie exterior de curvatura convexa están
distanciados del centro o los centros de curvatura de la superficie
interior de curvatura cóncava de tal manera que se proporcione una
aplicación de sus superficies de aplicación en la zona central - en
la dirección de atornillamiento - de la superficie exterior y de la
superficie interior, no experimentando ninguna carga o
experimentando sólo una pequeña carga las zonas del borde de la
superficie exterior y de la superficie interior.
Además, se resuelve el problema por medio de un
elemento de atornillamiento según la invención en el que los centros
de curvatura de la superficie exterior de curvatura convexa están
distanciados del centro o los centros de curvatura de la superficie
interior de curvatura cóncava de tal manera que se proporcione una
aplicación de sus superficies de aplicación en la zona central - en
la dirección de atornillamiento - de la superficie exterior y de la
superficie interior, no experimentando las zonas de borde de la
superficie interior y de la superficie interior ninguna carga o bien
experimentando tan sólo una pequeña carga.
Las soluciones según la invención se basan en el
conocimiento de que las desfavorables condiciones de apriete en la
zona del borde delantero o trasero - en la dirección de
atornillamiento - de la superficie interior de curvatura cóncava de
la pieza estructural son originadas por el hecho de que los centros
de curvatura correspondientes respectivamente a la curvatura de la
superficie exterior y a la curvatura de la superficie interior no
están distanciados en una dirección que discurre perpendicularmente
al eje longitudinal. Por tanto, la aplicación de la superficie
exterior a la superficie interior se efectúa en la zona del borde
delantero o trasero - en la dirección de atornillamiento - de la
superficie interior.
Como consecuencia de estas desfavorables
relaciones de fuerza, pueden resultar deformaciones y daños de las
superficies exterior e interior que conduzcan a que resulte
perjudicada la fijación, por ejemplo con un par de giro
definido.
En una disposición de fijación según la invención
se proporciona por medio del distanciamiento de los centros de
curvatura en dirección perpendicular al eje longitudinal una
aplicación a la zona central - en la dirección de atornillamiento -
de las superficies exterior e interior, mientras que las zonas del
borde relativamente propensas a deformación no experimentan ninguna
carga o bien solamente una menor carga. Por este motivo, la
disposición de fijación o el elemento de atornillamiento permiten,
incluso con un uso múltiple, una fijación con un par de giro
definido. Según la invención, se restringe el diagrama de carga de
tal manera que el diámetro decisivo para el par de rozamiento varía
sólo dentro de pequeñas tolerancias, con lo que, en último término,
se establecen pequeñas fluctuaciones para las fuerzas de
arriostramiento deseadas.
Otras características de ejecución ventajosas de
la invención están contenidas en las reivindicaciones subordinas y
en la descripción siguiente.
En lo que sigue, se explicará la invención con
más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución preferido
ilustrado en el dibujo. Muestran:
la figura 1, una forma de ejecución de la
disposición de fijación según la invención en sección axial, y
la figura 2, una segunda forma de ejecución de la
disposición de fijación según la invención en sección axial.
En las diferentes figuras de los dibujos las
partes iguales están provistas siempre de los mismos símbolos de
referencia.
Las figuras 1 y 2 muestran en sección axial a
través de un eje longitudinal X-X un elemento de
atornillamiento 1 según la invención, a título de ejemplo un
tornillo, que se puede atornillar en una pieza estructural 2 en la
dirección de atornillamiento E. El elemento de atornillamiento 1
presenta una cabeza de tornillo 4 y un vástago roscado 6 adyacente a
la misma con una punta de tornillo 8 dispuesta en su extremo libre.
La cabeza 4 del tornillo consta de una zona de ataque de fuerza 10 y
una superficie de aplicación 11 vuelta hacia la pieza estructural 2
y configurada como una superficie exterior 12 curvada en forma
convexa en torno a al menos un centro de curvatura A. La zona de
ataque de fuerza 10 puede estar diseñada, por ejemplo, como un
hexágono, un hexágono interior, una hendidura, una hendidura en cruz
o similar. La pieza estructural 2 presenta una abertura 4 destinada
a recibir el vástago roscado 6 y una superficie de aplicación 11
destinada a recibir la superficie exterior 12 de curvatura convexa.
La superficie de aplicación 11 está configurada como una superficie
interior 16 curvada en forma cóncava en torno a al menos un centro
de curvatura B. La superficie exterior 12 de curvatura convexa y la
superficie interior 16 de curvatura cóncava están dispuestas
coaxialmente a un eje longitudinal X-X.
En la forma de ejecución representada en la
figura 1 en sección axial la superficie exterior 12 del tornillo
está curvada en forma convexa de tal manera que, en contraposición
al centro de curvatura B de la superficie interior 16, sus centros
de curvatura A1, A2 no están dispuestos sobre el eje longitudinal
X-X. Resulta de esto que la aplicación no se produce
en la zona de borde delantera o trasera - en la dirección de
atornillamiento - o en los extremos de los segmentos de arco
cóncavos o convexos, sino en la zona central de la superficie
interior 16.
En la figura 2 se representa en sección axial una
segunda forma de ejecución conforme a la invención, en la que la
superficie interior 16 de la pieza estructural 2 está curvada en
forma cóncava de tal manera que, en contraposición al centro de
curvatura A de la superficie exterior 12, sus centros de curvatura
B1, B2 no están dispuestos sobre el eje longitudinal
X-X. Esta disposición garantiza también que la
aplicación no se produzca en las zonas del borde de la superficie
interior 16 o en los extremos de los segmentos de arco cóncavos o
convexos.
La invención no se limita a los ejemplos de
ejecución representados y descritos, sino que comprende también
todas las ejecuciones equivalentes en el sentido de la invención;
por ejemplo, como elemento de atornillamiento puede servir también
una tuerca que se atornille sobre un vástago roscado 6 que esté
dispuesto en una superficie interior 16 de curvatura cóncava. Es
imaginable también una combinación de las formas de ejecución
representadas en las figuras 1 y 2, en la que tanto los segmentos de
arco de la superficie interior 16 de curvatura cóncava como los
segmentos de arco de la superficie exterior 12 estén respectivamente
curvados en sección axial en torno a dos centros A1, A2; B1, B2.
Asimismo, los segmentos de arco pueden estar descritos no sólo por
segmentos circulares, sino también, por ejemplo, por segmentos de
elipse.
Claims (17)
1. Disposición de fijación constituida por una
pieza estructural (2) y un elemento de atornillamiento (1) con una
zona de ataque de fuerza (10) para una herramienta giratoria, en
donde la pieza estructural (2) y el elemento de atornillamiento (1)
se encuentran, en el estado fijado, aplicados una a otro a través de
superficies de aplicación y en donde la superficie de aplicación
(11) del elemento de atornillamiento (1) está formada en su lado
vuelto hacia la pieza estructural (2) como una superficie exterior
(12) de curvatura convexa y la superficie de aplicación (11) de la
pieza estructural (2) está configurada como una superficie interior
(16) de curvatura cóncava, en donde la superficie exterior (12) y la
superficie interior (16) están dispuestas coaxialmente a un eje
longitudinal común (X-X) que discurre a través de la
pieza estructural (2) y el elemento (1), en donde, además, las
superficies de aplicación (11) están descritas en la sección axial
de la disposición de fijación por segmentos de arco curvados de tal
manera que el centro o los centros de curvatura (A, A1, A2) de la
superficie exterior (12) de curvatura convexa está o están
distanciados - en una dirección perpendicular al eje longitudinal
(X-X) -
del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior de curvatura cóncava, caracterizada porque el centro o los centros de curvatura (A, A1, A2) de la superficie exterior (12) de curvatura convexa están distanciados del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior (16) de curvatura cóncava de tal manera que se proporcione una aplicación de sus superficies de aplicación (11) en la zona central - en la dirección de atornillamiento -
de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16), no experimentando las zonas de borde de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16) ninguna carga o bien experimentando tan sólo una pequeña carga.
del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior de curvatura cóncava, caracterizada porque el centro o los centros de curvatura (A, A1, A2) de la superficie exterior (12) de curvatura convexa están distanciados del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la superficie interior (16) de curvatura cóncava de tal manera que se proporcione una aplicación de sus superficies de aplicación (11) en la zona central - en la dirección de atornillamiento -
de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16), no experimentando las zonas de borde de la superficie exterior (12) y de la superficie interior (16) ninguna carga o bien experimentando tan sólo una pequeña carga.
2. Disposición de fijación según la
reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de
atornillamiento (1) está configurado como un tornillo constituido
por una cabeza de tornillo (4) y un vástago roscado (6) adyacente a
ésta con una punta de tornillo libre (8), estando dispuesta la
superficie exterior (12) de curvatura convexa en el lado de la
cabeza (4) del tornillo vuelto hacia el vástago roscado (6).
3. Disposición de fijación según la
reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de
atornillamiento (1) está ejecutado como una tuerca de tornillo y la
superficie interior (16) de curvatura cóncava con un vástago roscado
(6) que se extiende en la dirección de la tuerca de tornillo está
dispuesta en la pieza estructural (2).
4. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los segmentos de
arco que describen las superficies de aplicación (11) en sección
axial están ejecutados en forma de segmentos circulares.
5. Disposición de fijación según la
reivindicación 4, caracterizada porque los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava
presentan un centro de curvatura común (B) y los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa
presentan centros de curvatura (A1, A2) distanciados uno de otro en
la dirección perpendicular al eje longitudinal
(X-X), siendo el radio correspondiente a los
segmentos circulares de la superficie interior (16) de curvatura
cóncava más largo que el radio correspondiente a los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa.
6. Disposición de fijación según la
reivindicación 4, caracterizada porque los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa
presentan un centro de curvatura común (A) y los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava
presentan centros de curvatura (B1, B2) distanciados uno de otro en
la dirección perpendicular al eje longitudinal
(X-X), siendo el radio correspondiente a los
segmentos circulares de la superficie exterior (12) de curvatura
convexa más corto que los radios correspondientes a los segmentos
circulares de la superficie (16) de curvatura cóncava.
7. Disposición de fijación según la
reivindicación 4, caracterizada porque los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava y los
segmentos circulares de la superficie exterior (12) de curvatura
convexa presentan respectivos centros de curvatura (A1, A2; B1, B2)
distanciados uno de otro en la dirección perpendicular al eje
longitudinal (X-X), estando los centros de curvatura
(A1, A2; B1, B2) distanciados uno de otro en la dirección
perpendicular al eje longitudinal (X-X) y siendo los
radios correspondientes a los segmentos circulares de la superficie
interior (16) más largos que los radios correspondientes a los
segmentos circulares de la superficie exterior (12).
8. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los segmentos de
arco que describen las superficies de aplicación (11) están
construidos en forma de segmentos elípticos.
9. Elemento de atornillamiento (1) con una zona
de ataque de fuerza (10) para una herramienta giratoria y una
superficie de aplicación (11) orientada en la dirección de
atornillamiento (E) del elemento de atornillamiento, construida en
forma de una superficie exterior de curvatura convexa y destinada a
aplicarse a una superficie interior (16) de curvatura cóncava de una
pieza estructural, en donde la superficie exterior del elemento de
atornillamiento (1) y la superficie interior (16) de la pieza
estructural (2) están dispuestas coaxialmente a un eje longitudinal
común (X-X) que discurre a través de la pieza
estructural (2) y el elemento de atornillamiento (1), en donde la
superficie de aplicación (11) en la sección axial del elemento de
atornillamiento (1) está descrita por segmentos de arco curvados
cuyos centros de curvatura (A1, A2) están distanciados del eje
longitudinal, caracterizado porque los centros de curvatura
(A1, A2) de la superficie exterior (12) de curvatura convexa están
distanciados del centro o los centros de curvatura (B, B1, B2) de la
superficie interior (16) de curvatura cóncava de tal manera que se
proporcione una aplicación de sus superficies de aplicación (11) en
la zona central - en la dirección de atornillamiento - de las
superficie exterior (12) y de la superficie interior (16), no
experimentando las zonas del borde de la superficie exterior (12) y
de la superficie interior (16) ninguna carga o bien experimentando
tan sólo una pequeña carga.
10. Elemento de atornillamiento según la
reivindicación 9, caracterizado por una ejecución en forma de
un tornillo constituido por una cabeza de tornillo (4) y un vástago
roscado (6) adyacente a ésta con una punta de tornillo libre (8),
estando dispuesta la superficie exterior (12) de curvatura convexa
en el lado de la cabeza (4) del tornillo que queda vuelto hacia el
vástago roscado (6).
11. Elemento de atornillamiento según la
reivindicación 9, caracterizado por una ejecución en forma de
tuerca de tornillo.
12. Elemento de atornillamiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque los segmentos
de arco que describen las superficies de aplicación (11) en la
superficie exterior (12) de curvatura convexa y en la superficie
interior (16) de curvatura cóncava de la pieza estructural (2) están
ejecutados en forma de segmentos circulares.
13. Elemento de atornillamiento según la
reivindicación 12, caracterizado porque los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava
presentan un centro de curvatura común (B) y los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa
presentan centros de curvatura (A1, A2) distanciados uno de otro en
la dirección perpendicular al eje longitudinal
(X-X), siendo el radio correspondiente a los
segmentos circulares de la superficie interior (16) de curvatura
cóncava más largo que los radios correspondientes a los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa.
14. Elemento de atornillamiento según la
reivindicación 12, caracterizado porque los segmentos
circulares de la superficie exterior (12) de curvatura convexa
presentan un centro de curvatura común (A) y los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava
presentan centros de curvatura (B1, B2) distanciados uno de otro en
la dirección perpendicular al eje longitudinal
(X-X), siendo el radio correspondiente a los
segmentos circulares de la superficie exterior (12) de curvatura
convexa más corto que los radios correspondientes a los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava.
15. Elemento de atornillamiento según la
reivindicación 12, caracterizado porque los segmentos
circulares de la superficie interior (16) de curvatura cóncava y los
segmentos circulares de la superficie exterior (12) de curvatura
convexa presentan respectivos centros de curvatura (A1, A2; B1, B2)
distanciados uno de otro en la dirección perpendicular al eje
longitudinal (X-X), estando los centros de curvatura
(A1, A2; B1, B2) distanciados uno de otro en la dirección
perpendicular al eje longitudinal (X-X) y siendo los
radios correspondientes a los segmentos circulares de la superficie
interior (16) más largos que los radios correspondientes a los
segmentos circulares de la superficie exterior (12).
16. Elemento de atornillamiento según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque los segmentos
de arco que describen las superficies de aplicación (11) en la
superficie exterior (12) de curvatura convexa y en la superficie
interior (16) de curvatura cóncava de la pieza estructural (2) están
ejecutados en forma de segmentos de elipse.
17. Elemento de atornillamiento según una de las
reivindicaciones precedentes, especialmente según la reivindicación
11, caracterizado por una ejecución en forma de una tuerca
atornillable sobre un vástago roscado (6), estando dispuesto el
vástago roscado (6) en la 7superficie interior (16) de curvatura
cóncava.
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