ES2240306T3 - Tuerca con un seguro de apriete. - Google Patents
Tuerca con un seguro de apriete.Info
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Abstract
Tuerca con: - una parte de accionamiento (1), conformada preferiblemente en su periférica a modo de un polígono para acoplar una herramienta; y - un seguro de apriete (8) conectado en sentido axial (9) a la parte de accionamiento (1); - varias ranuras (6) separadas que corren en sentido axial (9), a las lengüetas de apriete (2) conformadas en la parte de accionamiento (1); y - una rosca interna (7) para atornillar la tuerca sobre una varilla roscada o similar en la parte de accionamiento (1) y/o en el seguro de apriete (8), de modo que el diámetro interior de la rosca interna (7) disminuye, por lo menos a tramos, en el seguro de apriete (8) a medida que aumenta la distancia axial (9) de la parte de accionamiento (1); - de manera que al apretar entre sí las lengüetas de apriete en sentido radial al atornillar sobre una varilla roscada se ejerce un efecto de apriete debido a la deformación elástica de las lengüetas, mientras dicho proceso se mantenga dentro de los límites de elasticidad parala deformación de las lengüetas de apriete; caracterizado por el hecho de que la extensión de las lengüetas de apriete (2) efectiva medida en sentido periférico (10) de la tuerca se reduce en sentido axial (9) a medida que aumenta la distancia a la parte de accionamiento (1).
Description
Tuerca con un seguro de apriete.
El invento hace referencia a una tuerca con un
seguro de apriete y una parte de accionamiento. La parte de
accionamiento y/o el seguro de apriete tienen una rosca interna.
Preferiblemente, la parte de accionamiento de la tuerca está
conformada en la superficie periférica a modo de un polígono, para
poder acoplar a la tuerca una herramienta. A la parte de
accionamiento se conecta el seguro de apriete en sentido
longitudinal axial para la fijación desmontable de la tuerca a una
correspondiente rosca externa, de modo especial a una varilla
roscada o tornillo.
El seguro de apriete consta de varias lengüetas
de apriete formadas directamente en la parte de accionamiento, de
modo que las lengüetas de apriete contiguas están separadas entre
sí, en sentido axial, mediante ranuras dispuestas en el sentido
periférico de la tuerca. La tuerca está provista de una rosca
interna en la parte de accionamiento y en el seguro de apriete. El
diámetro interior de la rosca interna se reduce, por lo menos a
tramos, en el seguro de apriete a medida que aumenta la distancia
axial a la parte de accionamiento
(EP-0.460.335A).
Desde hace mucho tiempo se conocen y utilizan
tuercas con un seguro de apriete. Consisten en una ya conocida
tuerca con rosca interior para atornillar a un perno roscado, a una
varilla roscada o a un tornillo. La rosca interior suele ser una
rosca estándar según la norma DIN, pero en principio puede estar
conformada según se desee.
En sentido axial se conecta un denominado seguro
de apriete en el cuerpo básico de la tuerca, el cual posee una
periferia exterior no circular, y por tanto se denomina parte de
accionamiento, teniendo en la mayoría de veces una configuración
hexagonal para poder usar una llave para tuercas o una llave de doce
cantos. El seguro de apriete consta de varias lengüetas de apriete,
aplicadas directamente en dirección axial en la parte de
accionamiento. Preferiblemente disponen de una rosca interna del
mismo paso que la parte de accionamiento de la tuerca. En una forma
de realización convencional, las lengüetas de apriete están
inclinadas radialmente hacia adentro en sentido axial de la tuerca,
es decir, el diámetro interior de la rosca interna en el seguro de
apriete se reduce por lo menos a tramos a medida que aumenta la
distancia a la parte de accionamiento.
Cuando se atornilla la tuerca en una varilla
roscada con una correspondiente rosca externa, empezando por la
parte de accionamiento, la varilla roscada empuja las lengüetas de
apriete hacia afuera, de modo que con la debida elección del ángulo
de inclinación de las lengüetas de apriete contra el eje
longitudinal de la tuerca, así como del material empleado, hace que
este proceso ocasione una deformación elástica de las lengüetas de
apriete.
Las lengüetas de apriete están formadas
directamente en la parte de accionamiento de la tuerca y se
conforman conjuntamente con ella durante su fabricación. Las
lengüetas de apriete están respectivamente separadas de las
lengüetas de apriete contiguas mediante ranuras que corren en
dirección axial.
Separando en sentido radial las lengüetas de
apriete, cuando se atornilla sobre un perno roscado o similar, se
consigue un efecto de apriete, cuyo momento incluso después de
atornillar y destornillar varias veces la tuerca tiene
aproximadamente el mismo valor, mientras no se sobrepasen los
límites de elasticidad para la deformación de las lengüetas de
apriete.
Se conocen lengüetas de apriete cuya anchura en
sentido periférico de la tuerca, así como grueso radial o espesor de
pared es constante en toda su superficie. Tienen la ventaja de que
son de fabricación simple, por ejemplo cortando fácilmente las
ranuras. Sin embargo, las tuercas con esta clase de lengüetas de
apriete presentan un desfavorable proceso del momento de apriete, el
cual es proporcional a la resistencia a la flexión y al recorrido
elástico de las lengüetas de apriete. Debido al constante espesor
del material, las lengüetas de apriete tienen en su extremo opuesto
a la parte de accionamiento una alta resistencia a la flexión, que
cuando se atornilla la tuerca ocasiona en la rosca una presión
superficial irregular o excesiva en dicha zona de las lengüetas de
apriete, puesto que el recorrido elástico al separarlas es demasiado
largo y por tanto la fuerza elástica de las lengüetas de apriete
resulta excesivamente elevada. El resultado de ello son frecuentes
daños de la rosca externa del tornillo o de la rosca interna en las
lengüetas de apriete y/o la fijación de la tuerca en la rosca.
Asimismo, se conocen tuercas en las cuales, visto
en sentido radial, las lengüetas de apriete van reduciendo su
espesor de pared a medida que aumenta la distancia a la parte de
accionamiento. Esto significa que, en el extremo radial de las
lengüetas de apriete, opuesto radialmente a la parte de
accionamiento, tienen un espesor de pared menor que el que presentan
inmediatamente en la zona contigua a la parte de accionamiento. De
este modo puede conseguirse un momento de apriete más regular de las
lengüetas de apriete. Dado que en la zona de menor espesor de pared,
con una correspondiente menor resistencia a la flexión, las
lengüetas de apriete están el máximo de inclinadas radialmente hacia
adentro, el recorrido elástico cuando se separan las lengüetas de
apriete es el máximo cuando se atornilla sobre una rosca externa. La
zona de las lengüetas de apriete con mayor resistencia a la flexión
y mayor espesor de pared radial, respectivamente, tiene solo un
reducido recorrido elástico en la conexión directa con la parte de
accionamiento. Eligiendo correctamente el ángulo de inclinación de
las lengüetas de apriete contra el eje longitudinal de la tuerca,
así como la reducción de su espesor de pared, puede conseguirse un
aumento constante del momento de apriete del seguro de apriete al
atornillar. Esto significa que en toda la superficie, vista en
sentido axial y periférico de las lengüetas de apriete, el efecto de
apriete o fuerza elástica, respectivamente, ejercida por las
lengüetas de apriete radialmente hacia adentro de la rosca externa
de la varilla roscada, es igual.
Sin embargo, el inconveniente en este caso reside
en el hecho de que la fabricación de una tuerca con lengüetas de
apriete que tengan diferentes espesores de pared exige notables
costes de fabricación relacionados con las precisas tolerancias. Las
más pequeñas divergencias ocasionan la rotura de las lengüetas de
apriete o bien un no deseado momento de apriete demasiado alto o
demasiado bajo de una de las lengüetas de apriete. Actualmente no es
posible la fabricación bajo condiciones económicas.
A partir del actual estado de la técnica, el
invento tiene por objeto crear una tuerca con seguro de apriete de
tal manera que el seguro de apriete, incluso después de repetidos
atornillados, ejerza un momento de apriete equivalente, siendo el
efecto de apriete de las lengüetas de apriete en la rosca exterior,
sobre la cual se atornilla la tuerca, esencialmente constante en
toda la superficie, y es posible fabricar la tuerca con el menor
coste.
La tuerca puede fabricarse con un procedimiento
de prensado por extrusión en frío o en caliente o bien con alguno de
los procedimientos de conformación masiva conocidos por los
especialistas. El seguro de apriete está formado por ejemplo con
prensado por extrusión en la parte de accionamiento y las lengüetas
se obtiene gracias a la estampación de ranuras axiales, en cuyo caso
las ranuras están formadas de tal modo que se consigue el deseado
perfil de las lengüetas de apriete. Luego se provee la tuerca y el
seguro de apriete con una rosca interna, lo cual se consigue
preferiblemente mediante uno de los procedimientos con arranque de
viruta ya conocidos. En tal caso hay que vigilar que las lengüetas
de apriete no se curven radialmente hacia afuera al cortar la rosca.
Finalmente, la tuerca puede prensarse en una matriz cónica, para
inclinar las lengüetas de apriete radialmente hacia adentro, en
dirección al eje longitudinal, con un ángulo deseado.
De acuerdo con el invento dicho objeto se
consigue mediante las particulares que figuran en la parte
características de la reivindicación 1.
La idea básica del invento reside en el hecho de
que, en el sentido periférico de la tuerca o del seguro de apriete,
respectivamente, la anchura de las lengüetas de apriete se reduce a
medida que aumenta la distancia a la parte de accionamiento. Por
tanto, en el ámbito del invento se cree que, si la extensión de una
lengüeta de apriete se reduce en el sentido periférico, es decir
corre esencialmente cónica en sentido axial, o bien si la anchura
absoluta de las lengüetas de apriete permanece constante en el
sentido periférico y su momento de apriete se reduce mediante
aberturas tal como se describirá más abajo.
La reclamada forma de realización de las
lengüetas de apriete ocasiona una reducción de la anchura efectiva
de las lengüetas de apriete, es decir que la anchura de las
lengüetas de apriete aplicada realmente sobre una varilla roscada se
reduce a medida que aumenta la distancia a la parte de
accionamiento.
Con la reducción de la extensión de las lengüetas
de apriete en sentido periférico se consigue que, en la zona de las
lengüetas de apriete opuesta a la parte de accionamiento, se
disponga de una única fuerza elástica y resistencia a la flexión,
respectivamente, más reducidas. Sin embargo, dado que el recorrido,
debido a la reducción del diámetro interior de la rosca interna de
la tuerca es aquí máxima, en esta zona puede ejercerse una fuerza
normal de las lengüetas de apriete sobre la rosca externa, que es
similar a la existente en el tramo de las lengüetas de apriete
próximas a la parte de accionamiento. Aquí la fuerza elástica de las
lengüetas de apriete esencialmente más anchas en sentido periférico
es mayor, pero el recorrido elástico es notablemente menor. Con la
fuerza perpendicular esencialmente constante en toda la extensión
axial de las lengüetas de apriete, y con una adecuada elección del
material, se obtiene una presión superficial regular o un momento de
apriete regular sobre la resistencia de fricción entre lengüetas de
apriete y la rosca exterior.
Si los procesos de flexión se producen dentro de
los límites de elasticidad del material, el efecto de apriete puede
conseguirse correctamente con un momento de apriete constante
incluso después de varios atornillados. Para ello también es
necesario utilizar, en la fabricación de la tuerca, materiales que
tengan constantes resistencias, con pequeñas tolerancias.
Los cantos de las lengüetas de apriete pueden,
especialmente en los costados interiores vueltos hacia al tornillo,
ser inclinados o redondeados, para facilitar el atornillado de la
tuerca.
En el ámbito del invento es irrelevante el hecho
de que la anchura de las lengüetas de apriete esté hecha, en sus dos
flancos vueltos hacia las ranuras de separación, de manera que se
reduzca simétricamente o que presente respectivamente un perfil
diferente.
Las formas de realización preferidas del invento
constituyen el objeto de las reivindicaciones complementarias.
En lugar de dejar que las lengüetas de apriete
corran cónicamente en sentido axial a partir de la parte de
accionamiento, los flancos laterales pueden corren paralelos al eje
y presentar una abertura o una escotadura radial en el centro de la
lengüeta, cuya anchura aumenta en el sentido periférico a medida que
aumenta la distancia axial a la parte de accionamiento. Esto
significa que las originalmente anchas lengüetas de apriete
corriendo de manera continua en sentido periférico, están divididas
en dos lengüetas de apriete contiguas, en que la distancia entre los
flancos próximos que forman en sentido periférico el límite lateral
de la abertura, crece en sentido axial. En esta forma de realización
los respectivos flancos de ambas lengüetas de apriete forman un
diferente perfil.
Puede conseguirse un efecto similar cuando
existen en la lengüeta de apriete, en sentido axial, varias
aberturas radiales de diámetro creciente, preferentemente redondas,
tal como también se ha representan abajo del dibujo. De este modo se
reduce la extensión de las lengüetas de apriete en sentido
periférico a medida que aumenta la distancia axial a la parte de
accionamiento, disminuyendo de manera correspondiente la fuerza
elástica.
El diámetro interior de la rosca interna del
seguro de apriete puede reducirse ventajosamente si las lengüetas de
apriete están inclinadas radialmente hacia adentro contra el eje
longitudinal de la tuerca. De ello se deduce que la distancia
relativa, por ejemplo de una de las lengüetas de apriete opuestas en
la periferia de la tuerca, se reduce a medida que aumenta la
distancia axial a la parte de accionamiento.
Preferiblemente, el seguro de apriete tiene más
de seis lengüetas de apriete. Con una menor cantidad de lengüetas,
la resistencia a la flexión de una lengüeta determinada, que
entonces se extiende una mayor zona angular en la periferia
circular, es demasiado elevada dada su forma geométrica. Con un
mayor número de lengüetas de apriete, con los materiales hoy en día
habituales utilizados para tuercas y seguros de apriete, el efecto
de apriete de una sola lengüeta resulta demasiado bajo debido a las
insuficientes resistencias del material.
Entonces, las lengüetas de apriete pueden
realizarse ciertamente con un mayor espesor de pared, pero no
obstante esto comporta un innecesario empleo de material y una
fabricación costosa.
Especialmente se prevé que la anchura de las
lengüetas de apriete siempre se reduzca. Esto significa que los
flancos de las lengüetas de apriete no presentan ningún saliente o
cantos, y que tampoco existen aberturas radiales en las lengüetas de
apriete. La exacta conformación puede hacerse a voluntad dentro del
ámbito del invento. Los flancos pueden presenta un perfil recto o
curvado según se desee, por ejemplo cóncavo o convexo. Una forma de
realización especialmente sencilla de fabricar consiste en que la
anchura en sentido periférico se reduzca linealmente, o que
respectivamente la lengüeta de apriete sea trapezoidal, observada de
costado, de modo que el canto más corto del trapecio quede separado
de la parte de accionamiento.
Ventajosamente, el espesor radial o grueso de
pared de las lengüetas de apriete es constante en toda su extensión
axial y en sentido periférico. De este modo la fuerza elástica y el
efecto de apriete, respectivamente, únicamente dependen de la
anchura de las lengüetas en sentido periférico, así como de la
distancia axial a la parte de accionamiento. Además, la fabricación
de una lengüeta de espesor de pared radialmente constante es
notablemente más fácil que la fabricación de una lengüeta de espesor
variable.
El costado de la parte de accionamiento de la
tuerca opuesta al seguro de apriete forma una superficie de apoyo,
que por ejemplo descansa directamente sobre un componente a fijar
mediante atornillado. Dicha superficie puede estar conformada plana
o cóncava o convexa, según las necesidades técnicas o del componente
a fijar. También es posible una conformación en forma de cazoleta de
toda la superficie de apoyo de la tuerca o un recorrido inclinado de
una superficie de apoyo plana con respecto del eje longitudinal. En
principio también puede existir una conocida arandela elástica entre
la tuerca y un deseado componente, que además sirve para distribuir
regularmente la presión de la tuerca sobre una mayor superficie.
Otras particularidades, características y
ventajas del invento se ponen de manifiesto en la siguiente
descripción, en la cual se exponen con detalle ejemplos de formas de
realización del invento con ayuda de los dibujos adjuntos. En los
mismos:
La figura 1 muestra una tuerca, en una vista
lateral, con lengüetas de apriete de forma trapezoidal;
La figura 1A es una vista en planta de una
tuerca;
La figura 2 muestra una tuerca con una lengüeta
de apriete en sección transversal; y
La figura 3 es otra forma de realización de una
lengüeta de apriete.
La figura 4 es otra forma de realización de una
lengüeta de apriete.
En el ejemplo de forma de realización del invento
representado en la figura 1 se trata de una tuerca con una parte de
accionamiento 1, que tiene en su periferia un hexágono formado en su
costado externo, para poder accionarla con ayuda de una llave para
tuercas o una llave de doce cantos. A la misma le sigue el seguro de
apriete 8, formado por varias lengüetas de apriete 2. La extensión
de las lengüetas de apriete 2 en el sentido periférico 10 se reduce
a medida que aumenta la distancia axial 9 a la parte de
accionamiento 1, preferiblemente de manera lineal, para obtener, tal
como aquí se ha representado, una lengüeta de apriete de forma
trapezoidal 2. Los cantos que se encuentran dentro y/o fuera de los
flancos laterales 3 y el costado de las lengüetas de apriete 2
opuestas a la parte de accionamiento 1 pueden estar inclinados o
redondeados, para facilitar el atornillado de la tuerca sobre una
rosca externa, por ejemplo una varilla roscada, y evitar cantos
agudos.
Vistas en el sentido periférico 10, las lengüetas
de apriete están separadas entre sí, de manera que entre ellas hay
formadas ranuras 6 dispuestas en sentido axial 9, tal como se ha
representado en la vista en planta de la figura 1A.
En la figura 2 se ha representado la sección
transversal de una tuerca según el invento, estando conformada la
periferia de la parte de accionamiento 1 como hexágono, a fin de
poder accionarla con ayuda de una llave para tuercas o una llave de
doce cantos. En el costado frontal de la tuerca opuesto a las
lengüetas de apriete 2 hay formada una superficie de apoyo 4, que
puede aplicarse directamente al ser atornillada sobre el componente
a fijar. La superficie de apoyo 4 puede ser cóncava, convexa o
plana, igual como también puede estar inclinada con un radio
orientado perpendicularmente al eje longitudinal de la tuerca. El
espesor radial o grueso de la pared de las lengüetas de apriete 2,
tal como puede verse en esta representación, es constante en toda su
extensión tanto en sentido axial 9 como también periférico 10, lo
cual facilita la fabricación. Por tanto, el valor del momento del
apriete de las lengüetas de apriete 2 sobre la rosca exterior de una
varilla roscada únicamente depende del material de las lengüetas de
apriete 2 y del ángulo de inclinación respecto al eje longitudinal
de la tuerca. La fuerza ejercida por las lengüetas de apriete 2
sobre la rosca exterior depende de la extensión de las lengüetas de
apriete 2 en sentido periférico 10 y de lo que se haya atornillado
la varilla roscada en a rosca interna 7 del seguro de apriete 8 de
la tuerca, que se va estrechando a medida que aumenta la distancia
axial 9 de la parte de accionamiento 1.
Otra posibilidad para reducir la anchura de las
lengüetas de apriete 2 en el sentido periférico 10 reside en el
hecho de que se aplican aberturas pasantes 5, preferiblemente
redondas, en sentido axial 9 en las lengüetas de apriete 2, cuyo
diámetro crece a medida que aumenta la distancia a la parte de
accionamiento 1, tal como se ha representado en la figura 3. Los
flancos 3 de las lengüetas de apriete 2 corren paralelos al eje, de
manera que las ranuras 6 entre las lengüetas de apriete tienen, en
sentido periférico 10, una anchura constante en dirección axial 9.
Con las aberturas 5 se va reduciendo cada vez más la resistencia a
la flexión de las lengüetas de apriete 2, a fin de conseguir una
presión superficial constante y un momento de apriete constante,
respectivamente.
Como alternativa, una lengüeta de apriete 2 con
flancos 3 paralelos al eje también puede estar provista con una sola
abertura 5, tal como se ha representado en la figura 4. Para reducir
la resistencia a la flexión de las lengüetas de apriete 2, la
anchura de la abertura 5 crece a medida que aumenta la distancia a
la parte de accionamiento 1, preferentemente de manera lineal, a fin
de conseguir una abertura esencialmente triangular 1, cuya punta
está dirigida hacia a la parte de accionamiento 1.
- 1
- Parte de accionamiento
- 2
- Lengüeta de apriete
- 3
- Flanco de la lengüeta de apriete
- 4
- Superficie de apoye
- 5
- Abertura
- 6
- Ranura
- 7
- Rosca interior
- 8
- Seguro de fijación
- 9
- Sentido longitudinal axial de la tuerca
- 10
- Sentido periférico de la tuerca
Claims (8)
1. Tuerca con:
- -
- una parte de accionamiento (1), conformada preferiblemente en su periférica a modo de un polígono para acoplar una herramienta; y
- -
- un seguro de apriete (8) conectado en sentido axial (9) a la parte de accionamiento (1);
- -
- varias ranuras (6) separadas que corren en sentido axial (9), a las lengüetas de apriete (2) conformadas en la parte de accionamiento (1); y
- -
- una rosca interna (7) para atornillar la tuerca sobre una varilla roscada o similar en la parte de accionamiento (1) y/o en el seguro de apriete (8), de modo que el diámetro interior de la rosca interna (7) disminuye, por lo menos a tramos, en el seguro de apriete (8) a medida que aumenta la distancia axial (9) de la parte de accionamiento (1);
- -
- de manera que al apretar entre sí las lengüetas de apriete en sentido radial al atornillar sobre una varilla roscada se ejerce un efecto de apriete debido a la deformación elástica de las lengüetas, mientras dicho proceso se mantenga dentro de los límites de elasticidad para la deformación de las lengüetas de apriete;
caracterizado por el hecho de que
la extensión de las lengüetas de apriete (2)
efectiva medida en sentido periférico (10) de la tuerca se reduce en
sentido axial (9) a medida que aumenta la distancia a la parte de
accionamiento (1).
2. Tuerca de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que en las lengüetas de apriete
(2) existen aberturas radiales (5).
3. Tuerca de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada por el hecho de que en las lengüetas de apriete
(2) hay varias aberturas (5) dispuestas unas tras otras en sentido
axial (9), de manera que sus diámetros aumentan especialmente a
medida que aumenta la distancia axial (9) a la parte de
accionamiento (1).
4. Tuerca de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que las lengüetas de apriete (2) conformadas en la parte de
accionamiento (1) están inclinadas hacia adentro contra el eje
longitudinal de la tuerca.
5. Tuerca de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que existen seis lengüetas de apriete (2).
6. Tuerca de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que la extensión de las lengüetas de apriete (2), medida en sentido
periférico (10) de la tuerca, se reduce constantemente, en especial
de manera lineal.
7. Tuerca de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que el espesor radial de las lengüetas de apriete (2) es constante
en sentido axial (9).
8. Tuerca de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de
que la parte de accionamiento (1) presenta una superficie de apoyo
(4) para un componente a apoyar, en su costando opuesto en sentido
axial (9) del seguro de apriete (8), siendo especialmente la
superficie de apoyo (4) plana o cóncava o convexa o inclinada contra
el eje longitudinal de la tuerca con seguro de apriete (8).
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