ES2242912T3 - Disposicion de fijacion. - Google Patents
Disposicion de fijacion.Info
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Abstract
Disposición de fijación que comprende, por un lado, un medio de fijación (1) que presenta una cabeza (4) con un sitio (6) de ataque de fuerza para una herramienta giratoria y con una superficie de apriete (8) curvada en forma cónica o a manera de casquete esférico, en cuya zona están formados varios saltos del contorno (entrantes 10, 14 del contorno o salientes 110 del contorno) dispuestos en forma distribuida por su perímetro y que interrumpen su curvatura superficial propiamente dicha, y que comprende, por otro lado, una pieza estructural (101) que puede unirse con el medio de fijación (1) y que presenta una superficie de asiento (108) curvada en forma cónica o a manera de casquete esférico para la superficie de apriete (8) del medio de fijación (1), caracterizada porque en la zona de la superficie de asiento (108) están formados varios saltos antagonistas del contorno (salientes 110 del contorno o entrantes 10, 14 del contorno) dispuestos en forma distribuida por su perímetro y que interrumpen su curvatura superficial propiamente dicha, los cuales, en el estado unido del medio de fijación (1) y la pieza estructural (101), encajan con acoplamiento positivo de forma en los saltos (10, 14, 110) del contorno de la superficie de apriete (8), estando dimensionadas la superficie de apriete (8) con los saltos (10, 14, 110) del contorno y la superficie de asiento (108) con los saltos antagonistas (110, 10, 14) del contorno de tal manera que no se presenten variaciones de forma macroscópicas permanentes al unir el medio de fijación (1) y la pieza estructural (101).
Description
Disposición de fijación.
La presente invención concierne a una disposición
de fijación que comprende, por un lado, un medio de fijación que
presenta una cabeza con un sitio de ataque de fuerza para una
herramienta giratoria y con una superficie de apriete curvada en
forma cónica o a manera de casquete esférico, en cuya zona están
formados varios saltos de contorno (entrantes o salientes)
dispuestos en forma distribuida por todo su perímetro y que
interrumpen su curvatura superficial propiamente dicha, y que
comprende, por otro lado, una pieza estructural que puede unirse con
el medio de fijación y que presenta una superficie de asiento
curvada en forma cónica o a manera de casquete esférico para la
superficie de apriete del medio de fijación. Además, la invención
concierne a los dos componentes de la disposición de fijación citada
como piezas individuales.
En disposiciones semejantes la superficie de
apriete del medio de fijación - a la manera de un tornillo de
cabeza avellanada - sirve para encajar en un agujero de fijación
avellanado o ahondado por zonas de manera correspondientemente
cónico a manera de casquete de la pieza estructural que se ha de
fijar. Por ejemplo, esto es lo que ocurre con tornillos de rueda
para fijar ruedas o llantas a un vehículo automóvil. En tales
tornillos de rueda el medio de fijación consiste en un vástago
roscado y la cabeza dispuesta en un extremo del vástago roscado,
presentando esta ultima, en la zona de transición al vástago
roscado, la superficie de apriete curvada en forma cónica o a manera
de casquete. Se plantea aquí el problema de que, bajo los grandes
esfuerzos dinámicos a los que está sometida la disposición, se
asegure con medios lo más sencillos posible del aspecto constructivo
un alto par de suelta del medio de fijación para que éste no pueda
soltarse espontáneamente.
Sirve para este fin y para compensar tolerancias
de fabricación y para el centrado automático del medio de fijación
una disposición de fijación de la clase descrita al principio
conocida por el Modelo de Utilidad alemán DE 299 14 357 U1.
El problema citado deberá resolverse haciendo que
en la zona de la superficie de apriete del medio de fijación estén
formados varios entrantes del contorno dispuestos en forma
distribuida por el perímetro y que interrumpen la curvatura de la
superficie de apriete. Como quiera que con estos entrantes del
contorno se reduce el área restante de la superficie de apriete, se
consigue una elevada compresión superficial al apretar el medio de
fijación con el mismo par de giro, lo que repercute en un aumento
del par de suelta. Esto se origina debido a que con los entrantes
del contorno se presenta una insignificante deformación en la zona
de la superficie de apriete, a saber, especialmente cada vez en la
zona límite con los entrantes del contorno. De esta manera, se
pueden compensar también tolerancias de fabricación (tolerancias de
forma y/o de posición) en una cuantía determinada, ya que
prácticamente la superficie de apriete y la zona de agujero aplicada
de la respectiva parte a fijar se adaptan una a otra durante su
afianzamiento. Se aplica una consideración correspondiente también
respecto de la acción para el centrado entre el medio de fijación y
el agujero correspondiente. El número de entrantes del contorno y la
forma de su superficie y su trazado (anchura, longitud y
profundidad) para adaptarse al respectivo empleo especial del medio
de fijación según la invención son variables aquí en amplio
grado.
Además, para mejorar el comportamiento de
rozamiento del medio de fijación de la disposición conocida se ha
previsto disponer al menos un resalto, preferiblemente varios
resaltos en la zona de la superficie periférica o en la zona de los
entrantes del contorno. La altura del resalto puede elegirse aquí
especialmente de tal manera que el resalto origine al comienzo, en
un tramo de recorrido central, y/o al final del proceso de
atornillamiento una deformación elástica y/o plástica del propio
resalto y/o de la pieza con la cual se efectúa el
atornillamiento.
La disposición conocida ha dado en principio
buenos resultados en la práctica, pero se han presentado en parte
deficiencias debido a que, en ciertas circunstancias, no se ha
conseguido la alta resistencia deseada contra suelta espontánea al
presentarse una deformación exclusivamente elástica en el medio de
fijación y/o en la pieza estructural.
La invención se basa en el problema de mejorar
una disposición de fijación de la clase citada al principio (como un
todo y en sus dos componentes principales individuales) de una
manera constructivamente sencilla y económica en lo que respecta al
aumento del par de suelta.
Según la invención, esto se consigue por el hecho
de que en la zona de la superficie de asiento están formados varios
saltos antagonistas del contorno (salientes o entrantes) dispuestos
en forma distribuida por su perímetro y que interrumpen su curvatura
superficial propiamente dicha, los cuales, en el estado unido del
medio de fijación y la pieza estructural, encajan con acoplamiento
positivo de forma en los saltos del contorno (entrantes o salientes)
de la superficie de apriete, estando dimensionadas la superficie con
los saltos del contorno y la superficie de asiento con los saltos
antagonistas del contorno de tal manera que no se presenten
variaciones de forma macroscópicas permanentes al unir el medio de
fijación y la pieza estructural.
Por tanto, en contraste con la disposición
conocida, que prevé deformaciones tanto elásticas como plásticas,
las variaciones de forma son puramente elásticas, con lo que se
puede suprimir eficazmente la aparición de daños en el material, si
bien el acoplamiento positivo de forma entre las superficies de
configuración complementaria asegura un alto par de suelta,
especialmente una resistencia suficiente contra suelta
espontánea.
El documento WO 01/66964 A1 describe una arandela
("washer") con una superficie de asiento que presenta saltos
del contorno correspondientes a la superficie de apriete del medio
de fijación.
En formas de ejecución preferidas puede estar
previsto, para mejorar el comportamiento de rozamiento para la
invención, que en la zona de la superficie de apriete o en la zona
de los entrantes del contorno - como es conocido por el Modelo de
Utilidad alemán DE 299 14 357 U1 - estén dispuestos resaltos (o bien
cavidades), si bien en la zona de la superficie de asiento o en la
zona de los salientes del contorno están dispuestas nuevamente
cavidades complementarias (o bien resaltos), de modo que, en el
estado unido del medio de fijación y la pieza estructural, los
resaltos encajen con acoplamiento positivo de forma en las
cavidades, y estando los resaltos y las cavidades dimensionados de
tal manera que no se presenten variaciones de forma permanentes al
unir el medio de fijación y la pieza estructural.
Una respectiva dimensión máxima (profundidad o
altura) de los saltos del contorno con respecto a la superficie de
apriete y una respectiva dimensión antagonista máxima (altura o
profundidad) de los salientes antagonistas del contorno con respecto
a la superficie de asiento, así como la respectiva altura de
resaltos eventualmente existentes y la respectiva profundidad de
cavidades eventualmente existentes pueden estar dimensionados aquí
ventajosamente teniendo al menos en cuenta los respectivos límites
de aplastamiento R_{dF} de los materiales del medio de fijación y
de la pieza estructural, obtenidos por el ensayo de presion según
DIN 50 106, pero preferiblemente teniendo en cuenta el respectivo
límite de recalcado al 0,2% R_{d0,2}.
Por tanto, una pieza estructural según la
invención, tal como una llanta de rueda o un disco intermedio está
asociada a una disposición de fijación que comprende, por un lado,
un medio de fijación que presenta una cabeza con un sitio de ataque
de fuerza para una herramienta giratoria y con una superficie de
apriete curvada en forma cónica o a manera de casquete, en cuya zona
están formados varios entrantes del contorno (entrantes del contorno
o salientes del contorno) dispuestos en forma distribuida por su
perímetro y que interrumpen su curvatura superficial propiamente
dicha, y que presenta una superficie de asiento curvada en forma
cónica o a manera de casquete para la superficie de apriete del
medio de fijación, estando formados en la zona de la superficie de
asiento varios saltos antagonistas del contorno (salientes del
contorno o entrantes del contorno) dispuestos en forma distribuida
por su perímetro y que interrumpen su curvatura superficial
propiamente dicha, los cuales están destinados a encajar con
acoplamiento positivo de forma, en el estado unido del medio de
fijación y la pieza estructural, en los saltos del contorno de la
superficie de apriete, estando dimensionadas la superficie de
apriete con los saltos del contorno y la superficie de asiento con
los saltos antagonistas del contorno de tal manera que no se
presenten variaciones de forma permanentes al unir el medio de
fijación y la pieza estructural, y estando configurada la superficie
de asiento de la pieza estructural de manera complementaria de la
superficie de apriete del medio de fijación, pensándose en
variaciones de forma correspondientes al contorno macroscópico de
los entrantes del contorno.
Otras características de ejecución ventajosas de
la invención están contenidas en las reivindicaciones subordinadas y
en la descripción detallada siguiente.
Se explica ahora la invención con más exactitud
haciendo referencia a ejemplos de ejecución preferidos ilustrados en
el dibujo. Muestran en éste:
La Figura 1, en vista en perspectiva, un medio de
fijación de una primera forma de ejecución de una disposición de
fijación según la invención,
La Figura 2, una vista desde abajo del medio de
fijación representado en la Figura 1, ampliada con respecto a dicha
Figura 1,
La Figura 3, un alzado lateral del medio de
fijación representado en la Figura 1, ampliada en comparación con
dicha Figura 1,
La Figura 4, en representación correspondiente a
la Figura 1, una pieza estructural de la primera forma de ejecución
de una disposición según la invención a unir con el medio de
fijación,
La Figura 5, una representación en sección de la
pieza estructural representada en la Figura 4, ampliada en
comparación con la Figura 4,
La Figura 6, una vista en planta de la pieza
estructural representada en la Figura 4, ampliada en comparación con
dicha Figura 4,
La Figura 7, en vista en perspectiva, un medio de
fijación de una segunda forma de ejecución de una disposición de
fijación según la invención,
La Figura 8, una vista en planta desde abajo del
medio de fijación representado en la Figura 7,
La Figura 9, un alzado lateral del medio de
fijación representado en la Figura 7,
La Figura 10, en representación correspondiente a
la Figura 7, una pieza estructural de la segunda forma de ejecución
de una disposición de fijación según la invención que ha de unirse
con el medio de fijación,
La Figura 11, una representación en sección de la
pieza estructural representada en la Figura 10,
La Figura 12, una vista en planta de la pieza
estructural representada en la Figura 10,
La Figura 13, en vista en perspectiva un medio de
fijación de una tercera forma de ejecución de una disposición de
fijación según la invención,
La Figura 14, una vista desde abajo del medio de
fijación representado en la Figura 13, ampliada en comparación con
dicha Figura 13,
La Figura 15, un alzado lateral del medio de
fijación representado en la Figura 13, ampliada en comparación con
dicha Figura 13,
La Figura 16, en representación correspondiente a
la Figura 13, una pieza estructural de la tercera forma de ejecución
de una disposición de fijación según la invención que ha de unirse
con el medio de fijación,
La Figura 17, una representación en sección de la
pieza estructural representada en la Figura 15, ampliada en
comparación con la Figura 16,
La Figura 18, una vista en planta de la pieza
estructural representada en la Figura 4, ampliada en comparación con
la Figura 16,
La Figura 19, un vista en perspectiva, un medio
de fijación de una cuarta forma de ejecución de una disposición de
fijación según la invención,
La Figura 20, una vista desde abajo del medio de
fijación representado en la Figura 19, ampliada en comparación con
dicha Figura 19,
La Figura 21, un alzado lateral del medio de
fijación representado en la Figura 13, ampliado en comparación con
la Figura 19,
La Figura 22, en representación correspondiente a
la Figura 19, una pieza estructural de la cuarta forma de ejecución
de una disposición de fijación según la invención que ha de unirse
con el medio de fijación,
La Figura 23, una representación en sección de la
pieza estructural representada en la Figura 22, ampliada en
comparación con dicha Figura 22,
La Figura 24, una vista en planta de la pieza
estructural representada en la Figura 22, ampliada en comparación
con dicha Figura 22,
La Figura 25, un alzado lateral de un medio de
fijación de una quinta forma de ejecución de la disposición de
fijación según la invención, en analogía a las Figuras 1, 7, 13 y
19,
La Figura 26, un alzado en sección axial aún más
ampliado en la dirección de la flecha XI según la Figura 25,
La Figura 27, una representación en sección axial
fuertemente ampliada de un medio de fijación de una sexta forma de
ejecución (mitad superior de la Figura) y de una séptima forma de
ejecución (mitad inferior de la Figura) de la disposición de
fijación según la invención,
La Figura 28, un detalle aún más fuertemente
ampliado de la Figura 27,
La Figura 29, un detalle de una representación en
sección axial de un medio de fijación de una octava forma de
ejecución de la disposición de fijación según la invención,
análogamente a la Figura 28, y
La Figura 30, un alzado lateral de un medio de
fijación de una novena forma de ejecución de la disposición de
fijación según la invención.
En las figuras las partes iguales están provistas
de los mismos números de referencia, de modo que en general se
describirán solamente una vez en lo que sigue.
Como muestran, en primer lugar, las Figuras 1 y 3
para la primera ejecución, las Figuras 7 y 9 para la segunda
ejecución, las Figuras 13 y 15 para la tercera ejecución y las
Figuras 19 y 21 para la cuarta ejecución de la invención, la
disposición de fijación según la invención comprende un medio de
fijación 1 que presenta un vástago roscado 2 que hace transición en
un extremo hacia una cabeza 4. La cabeza 4 presenta un sitio 6 de
ataque de fuerza para una herramienta giratoria. En los ejemplos de
ejecución representados el sitio 6 de ataque de fuerza está
configurado cada vez como un hexágono exterior, pero es posible
también cualquier otra ejecución, por ejemplo un hexágono interior o
similar.
La cabeza 4 presenta una superficie de apriete 8
que se estrecha en la dirección del vástago roscado 2. En las
ejecuciones primera y segunda (Figuras 1 a 6 y Figuras 7 a 12) esta
superficie de apriete 8 está configurada en forma cónica. En las
ejecuciones tercera y cuarta (Figuras 13 a 18 y Figuras 19 a 24) se
trata de una superficie de apriete 8 curvada a manera de casquete
esférico. La superficie de apriete 8 encaja en un tramo
correspondientemente ahondado, por ejemplo avellanado, de un agujero
de fijación 102 de una pieza estructural 101 representada para las
primeras cuatro ejecuciones de la disposición de fijación según la
invención en las Figuras 4 a 6, 10 a 12, 16 a 18 y 22 a 24,
respectivamente, la cual ha de ser fijada o bien ha de ser unida con
el medio de fijación 1. La pieza estructural 101 presenta una
superficie de asiento 108 de forma cónica (ejecuciones primera y
segunda) o curvada a manera de casquete esférico (ejecuciones
tercera y cuarta) para la superficie de apriete 8 del medio de
fijación 1.
En la zona de la superficie de apriete 8 del
medio de fijación 1 están formados varios, es decir, especialmente
al menos tres, entrantes del contorno dispuestos en forma
distribuida por su perímetro y que interrumpen su curvatura
superficial propiamente dicha. En los cuatro primeros ejemplos de
ejecución se trata de aplanamientos 10, estando previstos cada vez
doce de estos aplanamientos 10. Los entrantes del contorno producen
de manera constructivamente sencilla un aumento del par de suelta
del medio de fijación 1 según la invención.
En las ejecuciones representadas los
aplanamientos 10 discurren sobre la superficie de apriete 8 en forma
de banda con anchura sustancialmente constante y en forma
sustancialmente rectilínea en la dirección del eje longitudinal del
vástago roscado 2.
Cada aplanamiento 10 puede estar configurado en
forma sustancialmente plana. Puede tratarse también de una débil
curvatura, por ejemplo con un radio de curvatura que sea mayor que
el radio de curvatura correspondiente de la superficie de apriete 8.
De esta manera, se consigue en cualquier caso una reducción de la
superficie de apriete 8 operativa durante el afianzamiento.
Complementariamente de los entrantes del contorno
en la zona de la superficie de apriete 8 del medio de fijación 1
están formados en la zona de la superficie de asiento 108 de la
pieza estructural 101 varios, es decir, en particular al menos tres,
en los ejemplos de ejecución doce, salientes del contorno dispuestos
en forma distribuida por su perímetro y que interrumpen su curvatura
superficial propiamente dicha, los cuales, en el estado unido del
medio de fijación 1 y la pieza estructural 101, encajan con
acoplamiento positivo de forma en los entrantes del contorno de la
superficie de apriete 8. Sin embargo, esto es posible solamente en
determinadas posiciones angulares giradas del medio de fijación 1
con respecto a la pieza estructural 101, viniendo determinado el
número posible de tales posiciones angulares por el número de
entrantes y salientes del contorno.
Los salientes del contorno pueden consistir en
abombamientos de la superficie de asiento 108 o - como se ha
representado -, estrechamientos 110 de la sección transversal del
agujero de fijación 102, y, en correspondencia con un aplanamiento
plano 10 de la superficie de apriete 8, el estrechamiento
correspondiente 110 de la sección transversal del agujero de
fijación 102 está configurado en forma sustancialmente plana o bien,
en correspondencia con un aplanamiento curvado 10 de la superficie
de apriete 8, el abombamiento correspondiente de la superficie de
asiento 108 está configurado en forma debilmente curvada con un
radio de curvatura que es mayor que el radio de curvatura
correspondiente de la superficie de asiento 108.
La superficie de apriete 8 con los entrantes 10
del contorno y la superficie de asiento 108 con los salientes del
contorno están dimensionadas de tal manera que, al unir el medio de
fijación 1 y la pieza estructural 101, no se presentan variaciones
de forma permanentes, sino tan sólo deformaciones elásticas.
Una respectiva profundidad máxima de los
entrantes del contorno con respecto a la superficie de apriete 8 y
una respectiva altura máxima de los salientes del contorno con
respecto a la superficie de asiento 108 pueden estar dimensionadas
teniendo en cuenta al menos los respectivos límites de aplastamiento
R_{dF} de los materiales del medio de fijación 1 y de la pieza
estructural 101, obtenidos a partir del ensayo de presión según DIN
50 106, pero preferiblemente teniendo en cuenta el respectivo límite
de recalcado al 0,2% R_{d0,2}. Respecto de estas magnitudes
características de los materiales del medio de fijación 1 y de la
pieza estructural 101, se deberá tomar el respectivo valor más
pequeño como base del cálculo, de modo que no se presenten
deformaciones plásticas ni en el material más resistente (por
ejemplo, como se ha mencionado antes, con una resistencia a la
tracción del orden de magnitud de aproximadamente 1.000 N/mm^{2})
ni en el material de menor resistencia (por ejemplo, una llanta de
aluminio).
El segundo ejemplo de ejecución y el cuarto
ejemplo de ejecución de la invención se caracterizan frente a la
primera y a la tercera formas de ejecución, respectivamente, porque
los entrantes del contorno de forma de bandas (aplanamientos 10) en
la superficie de apriete 8 del medio de fijación 1 y los salientes
del contorno de forma de bandas (estrechamientos 10 de la sección
transversal) en la superficie de asiento 108 de la pieza estructural
101 estén realizados no sólo en una anchura, sino en dos anchuras
diferentes. Las anchuras diferentes (no designadas con detalle),
como especialmente en las Figuras 8 y 12, así como 20 y 24, pueden
alternarse cada vez en dirección periférica.
El siguiente ejemplo de ejecución (Figuras 25 y
26) de la invención se caracteriza frente a las cuatro primeras
formas de ejecución porque en la zona de los entrantes del contorno
(aplanamientos 10) del elemento de fijación 1 están dispuestos al
menos un resalto 12 y preferiblemente varios resaltos 12. Estos
resaltos 12 sirven para optimizar el comportamiento de rozamiento
(aumento del par de rozamiento) del medio de fijación según la
invención, de modo que, además, se eleve el par de suelta. En la
zona de los salientes del contorno (estrechamientos 110 de la
sección transversal) de la pieza estructural 101 (no representada)
están dispuestas al menos una cavidad y preferiblemente varias
cavidades, encajando los resaltos 12 con acoplamiento positivo de
forma en las cavidades en el estado unido del medio de fijación 1 y
la pieza estructural 101, y estando dimensionados los resaltos 12 y
las cavidades de tal manera que no se presenten variaciones de forma
permanentes al unir el medio de fijación 1 y la pieza estructural
101. Por tanto, los resaltos 12 y las cavidades contribuyen también
a mejorar la disposición de fijación según la invención, por un lado
respecto del aumento del par de suelta y por otro lado respecto del
aumento de la vida útil de sus componentes.
Como ilustra la Figura 26, los resaltos 12 pueden
estar configurados en altorrelieve (y las cavidades en bajorrelieve)
aproximadamente en forma de semiesférica o como casquete esférico,
respectivamente, o bien pueden presentar al menos una sección
transversal de forma semiesférica o de forma de sector circular.
Lo primero se aplica especialmente para el caso
de que los resaltos 12 o las cavidades consistan en una pluralidad
de resaltos parciales o cavidades discretos ("puntiformes")
dispuestos en líneas uno tras otro - a la manera de un cordón de
perlas -, mientras que lo segundo se aplica para la forma de
ejecución representada en la Figura 25, en la que los resaltos 12 no
están configurados como resaltos parciales, sino como nervios que
siguen al recorrido básico (recorrido longitudinal) de los entrantes
del contorno (aplanamientos 10) del medio de fijación 1, mientras
que las cavidades están como ranuras que siguen al recorrido básico
de los salientes del contorno en la pieza estructural 101.
Como se puede apreciar además en la Figura 25,
los resaltos 12 (y las cavidades) en la quinta forma de ejecución de
la invención se extienden ventajosamente tan sólo sobre una longitud
parcial de los entrantes del contorno (y los salientes del
contorno), especialmente sobre su mitad situada en el lado de la
cabeza 4. Sin embargo, pueden extenderse también sobre su mitad
situada en el lado del vástago 2 o sobre toda la longitud. La
entrada en acción de los resaltos 12 (y de las cavidades) puede
ajustarse, según sea necesario, a tramos determinados del proceso de
atornillamiento del medio de fijación 1 en la pieza estructural o a
todo el proceso de atornillamiento.
Respecto de una altura H (Figura 26) que
presentan los resaltos 1, 2 con respecto de una profundidad
correspondiente que presentan las cavidades, es de señalar que los
resaltos 12 entran en acción de manera especialmente tribológica tan
sólo cuando tocan tangencialmente el radio de curvatura R de la
superficie de apriete 8 o sobresalen del mismo. Por tanto, este
requisito técnico deberá satisfacerse al menos en ciertos sectores
para los resaltos 12. La Figura 26 ilustra a este respecto el modo
en que discurriría la superficie de apriete 8 en la zona del
aplanamiento 10 (dibujado como línea de trazos), estando
dimensionada la altura H del resalto 12 de tal manera que este
resalto 12 toque solamente en un punto de su punta, es decir, sea
tangente, a la curva envolvente de línea de trazos de la superficie
de apriete 8. La altura H de los resaltos 12 determina la fuerza de
pretensado o el par de atornillamiento con el cual se efectúa un
encaje o un asiento del resalto 12 en la pieza que ha de fijarse.
Debido a una posible deformación de la superficie de apriete 8 al
entrar en acción una fuerza de pretensado correspondientemente
grande o un par de atornillamiento correspondientemente grande es
posible entonces también un asiento del resalto 12 en la pieza que
ha de fijarse cuando la altura H del resalto 12 está dimensionada de
tal manera que dicho resalto 12 no toca a la curva envolvente de
línea de trazos de la superficie de apriete 8 en el estado
descargado del medio de fijación.
Además, puede estar previsto también
ventajosamente que los resaltos 12 y las cavidades presenten una
altura H o una profundidad variable en todo su respectivo recorrido
longitudinal. Así, el resalto 12 podría presentar una altura H tal
que dicho resalto 12 en una zona de su recorrido longitudinal esté
completamente dentro del radio de curvatura R de la superficie de
apriete 8 (o por debajo de la curva envolvente mencionada) y
ascienda luego de tal manera que en una segunda zona de su recorrido
longitudinal (por ejemplo en el plano de sección de la Figura 11)
sobresalga completamente del radio de curvatura R de la superficie
de apriete 8. Esto rige entonces de manera complementaria para la
cavidad con relación al radio de curvatura de la superficie de
asiento.
Sin embargo, la altura H de los resaltos 12 o la
profundidad de las cavidades puede elegirse siempre de tal manera
que el resalto 12 produzca al comienzo, en un tramo de recorrido
central, y/o al final de un proceso de atornillamiento del medio de
fijación 1, una deformación exclusivamente elástica del propio
resalto 12 y/o de la pieza estructural 101 con la que se efectúa la
unión atornillada.
Las Figuras 27 a 29 ilustran otras formas de
ejecución de la invención. Es común a éstas el hecho de que los
entrantes del contorno del medio de fijación 1 está formados por
rebajos 14 que presentan una profundidad T creciente en la dirección
de atornillamiento E. De este modo, al aumentar el par de
atornillamiento se incrementa la eficacia de los salientes del
contorno. En la pieza estructural 101 (no representada) los
salientes del contorno están formados de manera correspondiente por
resaltos que presentan una altura creciente en la dirección de
atornillamiento (E).
En particular, los rebajos 14 del medio de
fijación 1 presentan un contorno básico que posee en sección
transversal aproximadamente la forma de un triángulo,
preferiblemente un triángulo escaleno, cuyo cateto grande b discurre
radialmente hacia dentro en la dirección de atornillamiento E y cuyo
cateto pequeño a discurre transversal a la dirección de
atornillamiento E. Este triángulo (con la hipotenusa c) se ha fijado
a modo de ejemplo en la Figura 28 por medio de sus vértices A, B, C
y se explica seguidamente con más detalle todavía.
En las ejecuciones representadas los rebajos 14 y
los resaltos (al igual que los aplanamientos 10 y los
estrechamientos de la sección transversal) discurren sobre la
superficie de apriete 8 o sobre la superficie de asiento 108 en
forma de bandas y sustancialmente en línea recta en la dirección del
eje longitudinal del vástago roscado 2.
Los diferentes cantos - por ejemplo, canto de
cateto pequeño a contra cateto grande b o canto de rebajo 14 contra
superficie de apriete 8 - de los entrantes del contorno (en este
caso, de los rebajos 14) pueden estar configurados en punta o bien
presentar redondeamientos, tal como puede deducirse claramente de
las Figuras 27 y 28. Los cantos redondeados garantizan un
tratamiento cuidadoso de las piezas estructurales.
En la sexta forma de ejecución de la invención
mostrada en la mitad superior de la Figura 27 y en la Figura 28 el
cateto grande b (Figura 28) del rebajo 14 triangular en su forma
básica está configurado sustancialmente en forma plana. Entre las
zonas de la superficie de apriete 8, cuya anchura se ha designado
con L1, están situadas las zonas de los rebajos 14 que presentan
sustancialmente en toda la longitud de dichos rebajos 14 una anchura
constante que se ha designado con L2. Mediante una variación de una
relación media de magnitudes de las dos anchuras L1, L2 es posible
ventajosamente una adaptación del medio de fijación 1 según la
invención a diferentes piezas a fijar, por ejemplo ruedas o llantas
de diferentes tipos de vehículos automóviles. Por ejemplo, como se
ha expuesto, llegan a una zona de la superficie de apriete 4 con una
anchura media L1 cuatro rebajos directamente consecutivos 14 con la
anchura L2. Por tanto, en la zona de los rebajos se obtiene también
un contorno ventajoso aproximadamente a manera de dientes de sierra
en la zona de transición de la cabeza 4 (el sitio 6 de ataque de
fuerza no se ha representado) al vástago roscado 2. Los dos catetos
a forman aquí superficies extremas que entran en acción durante la
suelta y que aumentan el par de suelta, mientras que los catetos
grandes b garantizan un ligero atornillamiento.
En la séptima forma de ejecución de la invención
(parte inferior de la Figura 27) un punto de pie 16 de los entrantes
14 del contorno está situado aproximadamente al nivel del radio R de
la superficie de apriete 8, de modo que ésta apenas entra en acción
todavía en cuanto a su función de apriete (al menos al comienzo de
un proceso de atornillamiento). La función de apriete es asumida en
este caso por puntos de cabeza 18 de un contorno aproximadamente a
manera de dientes de sierra (en analogía con la sexta forma de
ejecución) en la zona de transición de la cabeza 4 al vástago
roscado 2. Este contorno puede deformarse después durante el
atornillamiento con un aumento del par de suelta para el medio de
fijación 1 según la invención, diseñándose el dimensionamiento según
la invención de tal manera que solamente se presenten deformaciones
elásticas (en la zona de la llamada recta de Hooke del diagrama de
tensión-recalcado), entendiéndose también por esto
según la invención - como se ha expuesto anteriormente -
especialmente deformaciones de hasta el límite de recalcado al 0,2%.
Debido a la deformación entra nuevamente en acción la función de
apriete de la superficie de apriete 8 al alcanzarse un par de giro
límite determinado fijado por la profundidad T de los rebajos.
Como ya se ha mencionado, la Figura 28 muestra un
detalle aún más ampliado de la Figura 27, concretamente la parte
superior del dibujo (sexta forma de ejecución). Se pone claramente
de manifiesto en éste que los rebajos 14 pueden presentar
ventajosamente un contorno básico que posea en sección transversal
aproximadamente la forma de un triángulo escaleno ABC. (Los lados a,
b, c del triángulo se han dibujado con línea de trazos.) El cateto
grande B del triángulo ABC discurre radialmente hacia dentro en la
dirección de atornillamiento E preferiblemente bajo un ángulo
\alpha de hasta aproximadamente 30ºC con una tangente t a la
superficie de apriete 8. El cateto pequeño a discurre
transversalmente a la dirección de atornillamiento E.
En particular, el cateto grande b está
configurado aquí en forma debilmente curvada. Los diferentes cantos
están redondeados también - como ya se ha mencionado más arriba - en
el sentido de un trato cuidadoso del material y, por tanto, una
larga vida útil.
El cateto grande b puede estar ventajosamente con
respecto al cateto pequeño a en una relación de longitudes de
aproximadamente 3:1 hasta aproximadamente 8:1 (concretamente
alrededor de 6:1 en la ejecución). Debido a este dimensionamiento,
como también debido al dimensionamiento antes citado del ángulo
\alpha entre el cateto grade b y la tangente t, se obtiene un
recorrido óptimamente plano del cateto grande b para el
atornillamiento y un recorrido óptimamente empinado del cateto
pequeño a para aumentar el par de suelta.
Como muestra una comparación de la parte inferior
de la Figura 27 con la Figura 28, los puntos de pie 16 de la séptima
ejecución corresponde a los puntos C del triángulo de la sexta
ejecución y los puntos de cabeza 18 corresponden a los puntos A y B
del triángulo.
En las dos ejecuciones anteriormente descritas y
en la octava ejecución siguiente el contorno interior de la pieza
estructural 101 (no representada) está configurado también de manera
correspondientemente complementaria al contorno exterior del medio
de fijación, con lo que en el estado unido del medio de fijación 1 y
la pieza estructural 101 se consigue el acoplamiento positivo de
forma deseado ya mencionado varias veces.
En el detalle - representado en la Figura 29 - de
una octava forma de ejecución del medio de fijación 1 según la
invención se pone de manifiesto de manera complementaria que el
recorrido efectivo del cateto grande b del triángulo base ABC puede
estar formado o compuesto también, si es necesario, para optimizar
el comportamiento de atornillamiento y de suelta del medio de
fijación según la invención, por (al menos) un tramo curvado b1 y
(al menos) un tramo plano b2.
La ejecución de la invención representada en la
Figura 30 se diferencia de todas las demás porque el medio de
fijación 1 no es un perno roscado, sino una tuerca, no estando
presente ningún vástago 2, sino que en la cabeza 4 se encuentra un
taladro roscado 2a, y presentando entonces la pieza estructural 101
que puede unirse con el medio de fijación 1 un vástago roscado para
el taladro roscado 2a. La configuración de la superficie de apriete
8 con los aplanamientos 10 e igualmente la configuración de la
superficie de asiento 108 con los estrechamientos 110 de la sección
transversal de la pieza estructural (no representada) corresponden
por lo demás a las de la primera ejecución de la invención.
Como ya se desprende de la descripción
precedente, la invención no se limita a los ejemplos de ejecución
representados, sino que comprende también todas las ejecuciones
equivalentes dentro del ámbito de las reivindicaciones. Así, por
ejemplo, sería posible en una alternativa no representada que los
entrantes del contorno (aplanamientos 10, rebajos 14) discurrieran
sobre la superficie de apriete 8 aproximadamente en forma de línea
helicoidal o en forma de espiral, a saber, especialmente en una
dirección de recorrido contraria a la dirección de giro de suelta
del medio de fijación 1. Además, es posible que los entrantes del
contorno se ensanchen o se estrechen en la dirección del recorrido.
Cuando - como en la quinta forma de ejecución - están previstos
resaltos 12 y cavidades correspondientes, éstos no tienen que estar
dispuestos, o no tienen que estar dispuestos exclusivamente, en la
zona de los entrantes del contorno y de los salientes del contorno,
respectivamente, sino que pueden encontrarse también en la zona de
la superficie de apriete 8 y de la superficie de asiento 108
respectivamente.
Además, como ya se desprende de las observaciones
de la introducción, es posible también para todos los ejemplos de
ejecución representados la respectiva inversión cinemática, es decir
que el medio de fijación 1 puede presentar los salientes 110 del
contorno como saltos de contorno y la pieza estructural 101 puede
presentar los entrantes complementarios 10, 14 del contorno como
saltos antagonistas del contorno y - en caso de que estén presentes
- el medio de fijación 1 puede presentar las cavidades y la pieza
estructural 101 puede presentar los resaltos 12.
| 1 | Medio de fijación |
| 2 | Vástago roscado de 1 |
| 2a | Taladro roscado en 1 |
| 4 | Cabeza de 1 |
| 6 | Sitio de ataque de fuerza en 4 |
| 8 | Superficie de apriete de 1 |
| 10 | Aplanamiento (salto de contorno, entrante de contorno) |
| 12 | Resalto |
| 14 | Rebajo (salto de contorno, entrante de contorno) |
| 16 | Punto de pie de 14 |
| 18 | Punto de cabeza de 14 |
| 101 | Pieza estructural |
| 102 | Agujero de fijación de 101 |
| 108 | Superficie de asiento de 101 |
| 110 | Estrechamiento de sección transversal (salto de contorno, saliente de contorno) |
| A | Vértice de ABC |
| B | Vértice de ABC |
| C | Vértice de ABC |
| ABC | Triángulo |
| a | Cateto pequeño de ABC |
| b | Cateto grande de ABC |
| b1 | Tramo curvado de b |
| b2 | Tramo plano de b |
| c | Hipotenusa de ABC |
| E | Dirección de atornillamiento de 1 |
| H | Altura de 12 |
| L1 | Anchura de 8 |
| L2 | Anchura de 14 |
| R | Radio de curvatura de 8 |
| T | Profundidad de 14 |
| t | Tangente a 8 |
| \alpha | Angulo entre b y t. |
Claims (25)
1. Disposición de fijación que comprende, por un
lado, un medio de fijación(1) que presenta una cabeza (4) con
un sitio (6) de ataque de fuerza para una herramienta giratoria y
con una superficie de apriete (8) curvada en forma cónica o a manera
de casquete esférico, en cuya zona están formados varios saltos del
contorno (entrantes 10, 14 del contorno o salientes 110 del
contorno) dispuestos en forma distribuida por su perímetro y que
interrumpen su curvatura superficial propiamente dicha, y que
comprende, por otro lado, una pieza estructural (101) que puede
unirse con el medio de fijación (1) y que presenta una superficie de
asiento (108) curvada en forma cónica o a manera de casquete
esférico para la superficie de apriete (8) del medio de fijación
(1), caracterizada porque en la zona de la superficie de
asiento (108) están formados varios saltos antagonistas del contorno
(salientes 110 del contorno o entrantes 10, 14 del contorno)
dispuestos en forma distribuida por su perímetro y que interrumpen
su curvatura superficial propiamente dicha, los cuales, en el estado
unido del medio de fijación (1) y la pieza estructural (101),
encajan con acoplamiento positivo de forma en los saltos (10, 14,
110) del contorno de la superficie de apriete (8), estando
dimensionadas la superficie de apriete (8) con los saltos (10, 14,
110) del contorno y la superficie de asiento (108) con los saltos
antagonistas (110, 10, 14) del contorno de tal manera que no se
presenten variaciones de forma macroscópicas permanentes al unir el
medio de fijación (1) y la pieza estructural (101).
2. Disposición de fijación según la
reivindicación 1, caracterizada porque los saltos (10, 14,
110) del contorno discurren sobre la superficie de apriete (8) en
forma de bandas y sustancialmente en línea recta en la dirección del
eje longitudinal del vástago roscado (2) y porque los saltos
antagonistas (110, 10, 14) del contorno discurren sobre la
superficie de asiento (108) en forma de bandas y sustancialmente en
línea recta en la dirección del eje longitudinal del agujero de
fijación (102).
3. Disposición de fijación según la
reivindicación 1, caracterizada porque los saltos (10, 14,
110) del contorno discurren sobre la superficie de apriete (8) en
forma de bandas y aproximadamente en forma de línea helicoidal o en
forma de espiral, es decir, especialmente en la dirección de
recorrido (dirección de atornillamiento E) opuesta a la dirección de
giro de suelta, y porque los saltos antagonistas (110, 10, 14) del
contorno discurren sobre la superficie de asiento (108) en forma de
bandas y aproximadamente en forma de línea helicoidal o en forma de
espiral.
4. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los saltos (10,
14, 110) del contorno y los saltos antagonistas (110, 10, 14) del
contorno se ensanchan o se estrechan en su respectiva dirección de
recorrido.
5. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque algunos cantos
de los saltos (10, 14, 110) del contorno y de los saltos
antagonistas (110, 10, 14) del contorno están configurados en
punta.
6. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque algunos cantos
de los saltos (10, 14, 110) del contorno y de los saltos
antagonistas (110, 10, 14) del contorno presentan
redondeamientos.
7. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque están previstos
al menos tres y en particular aproximadamente cuatro a dieciséis
saltos (10, 14, 110) del contorno y saltos antagonistas (110, 10,
14) del contorno.
8. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los saltos (10,
14, 110) del contorno están formados por aplanamientos (10) y los
saltos antagonistas (110, 10, 14) del contorno están formados por
abombamientos de la superficie de asiento (108) o estrechamientos
(110) de la sección transversal del agujero de fijación (102), o
viceversa.
9. Disposición de fijación según la
reivindicación 8, caracterizada porque cada aplanamiento (10)
y el estrechamiento correspondiente (110) de la sección transversal
están configurados en forma sustancialmente plana o bien cada
aplanamiento (10) y el abombamiento correspondiente están
configurados en forma débilmente curvada con un radio de curvatura
que es mayor que el radio de curvatura correspondiente (R) de la
superficie de apriete (8) o de la superficie de asiento (108),
respectivamente.
10. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los saltos (10,
14, 110) del contorno están formados por rebajos (14) que presentan
una profundidad (T) creciente en la dirección de atornillamiento
(E), y porque los saltos antagonistas (110) del contorno están
formados por elevaciones que presentan una altura creciente en la
dirección de atornillamiento (E), o viceversa.
11. Disposición de fijación según la
reivindicación 10, caracterizada porque los rebajos (14) y
las elevaciones presentan cada uno de ellos un contorno básico que
posee en sección transversal aproximadamente la forma de triángulo
escaleno (ABC), cuyo cateto grande (b) discurre radialmente hacia
dentro en la dirección de atornillamiento (E), preferiblemente bajo
un ángulo (\alpha) de hasta aproximadamente 30º con una tangente
(t) a la superficie de apriete (8), y cuyo cateto pequeño (a)
discurre transversalmente a la dirección de atornillamiento (E).
12. Disposición de fijación según la
reivindicación 11, caracterizada porque el cateto grande (b)
está configurado sustancialmente en forma plana o en forma
débilmente curvada y/o está compuesto por tramos planos (b2) y
tramos curvados (b1).
13. Disposición de fijación según la
reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque el cateto grande
(b) guarda con el cateto pequeño (a) una relación de longitudes de
aproximadamente 3:1 hasta aproximadamente 8:1.
14. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque en la zona de
la superficie de apriete (8) o en la zona de los saltos (10, 14,
110) del contorno están dispuestos al menos un resalto (12) o una
cavidad, preferiblemente varios resaltos (12) o varias cavidades, y
porque en la zona de la superficie de asiento (108) o en la zona de
los saltos antagonistas (110, 10, 14) del contorno están dispuestos
al menos una cavidad o un resalto complementario, preferiblemente
varias cavidades o varios resaltos, y en el estado unido del medio
de fijación (1) y la pieza estructural (101) los resaltos (12)
encajan con acoplamiento positivo de forma en las cavidades y los
resaltos (12) y las cavidades están dimensionados de tal manera que
no se presenten variaciones de forma permanentes al unir el medio de
fijación (1) y la pieza estructural (101).
15. Disposición de fijación según la
reivindicación 14, caracterizada porque el resalto (12) en
altorrelieve y la cavidad en bajorrelieve están configurados siempre
aproximadamente en forma de semiesfera o como casquete esférico o
bien presentan al menos una sección transversal de forma
semicircular o de forma de sector de círculo.
16. Disposición de fijación según la
reivindicación 14, caracterizada porque cada resalto (12)
está configurado como un nervio que sigue al recorrido básico de los
saltos (10, 14, 110) del contorno o de los saltos antagonistas (110,
10, 14) del contorno, y porque cada cavidad está configurada como
una ranura que sigue al contorno básico de los saltos antagonistas
(110, 10, 14) del contorno o de los saltos (10, 14, 110) del
contorno.
17. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizada porque cada resalto
(12) se extiende como una pluralidad de varios resaltos parciales o
como un todo sobre la longitud completa de los saltos (10, 14, 110)
del contorno o de los saltos antagonistas (110, 10, 14) del
contorno, y porque cada cavidad se extiende como una pluralidad de
varias cavidades parciales o como un todo sobre la longitud completa
de los saltos antagonistas (110, 10, 14) del contorno o de los
saltos (10, 14, 110) del contorno.
18. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizada porque cada resalto
(12) o cada cavidad se extiende como una pluralidad de varios
resaltos parciales o varias cavidades parciales o como un todo sobre
una longitud parcial de los saltos (10, 14, 110) del contorno,
especialmente sobre su mitad del lado de la cabeza o del lado del
vástago, y porque cada cavidad o cada resalto se extiende como una
pluralidad de varias cavidades parciales o varios resaltos parciales
o como un todo sobre una longitud parcial de los saltos antagonistas
(110, 10, 14) del contorno, especialmente sobre una mitad superior o
una mitad inferior.
19. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 14 a 18, caracterizada porque el resalto
(12) es tangente al menos en ciertas zonas al radio de curvatura (R)
de la superficie de apriete (8) o sobresale del mismo, y porque la
cavidad es tangente al menos en ciertas zonas al radio de curvatura
(R) de la superficie de asiento (108) o lo atraviesa.
20. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 14 a 19, caracterizada porque el resalto
(12) y la cavidad presentan una altura (H) o una profundidad
variable en su respectivo recorrido longitudinal.
21. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque una respectiva
dimensión máxima (profundidad P o altura) de los saltos (10, 14,
110) del contorno con respecto a la superficie de apriete (8) y una
respectiva dimensión antagonista máxima (altura o profundidad) de
los saltos antagonistas (110, 10, 14) del contorno con respecto a la
superficie de asiento (108), así como la respectiva altura (H) de
resaltos eventualmente existentes (12) y la respectiva profundidad
de cavidades eventualmente existentes se han dimensionado teniendo
en cuenta al menos los respectivos límites de aplastamiento R_{dF}
de los materiales del medio de fijación (1) y de la pieza
estructural (101), obtenidos a partir del ensayo de presión según
DIN 50 106, pero preferiblemente teniendo en cuenta el respectivo
límite de recalcado al 0,2% R_{d0,2}, tomándose como base el
respectivo valor más pequeño con relación a estas magnitudes
características de los materiales del medio de fijación (1) y la
pieza estructural (101).
22. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque el medio de
fijación (1) es un perno de atornillamiento que presenta un vástago
roscado (2), en un extremo del cual está formada la cabeza (4),
estando dispuesta la superficie de apriete (8) curvada en forma
cónica o a manera de casquete esférico en una zona de transición de
la cabeza (4) hacia el vástago roscado (2) y presentando la pieza
estructural que puede unirse con el medio de fijación (1) un agujero
de fijación (102) para el vástago roscado (2).
23. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque el medio de
fijación (1) es una tuerca, encontrándose un taladro roscado (2a) en
la cabeza (4) y presentando la pieza estructural (101) que puede
unirse con el medio de fijación (1) un vástago roscado para el
taladro roscado (2a).
24. Disposición de fijación según una de las
reivindicaciones 1 a 23, caracterizada porque el medio de
fijación (1) y/o la pieza estructural (101) están provistos de un
revestimiento antiadhesivo tribológicamente eficaz que disminuye
especialmente el desgaste debido a una reducción del riesgo de
agarrotamiento.
25. Pieza estructural, tal como una llanta de
rueda, de una disposición de fijación que comprende, por un lado, un
medio de fijación (1) que presenta una cabeza (4) con un sitio (6)
de ataque de fuerza para una herramienta giratoria y con una
superficie de apriete (8) curvada en forma cónica o a manera de
casquete esférico, en cuya zona están formados varios saltos del
contorno (entrantes 10, 14 del contorno o salientes 110 del
contorno) dispuestos en forma distribuida por su periferia y que
interrumpen su curvatura superficial propiamente dicha, y que
comprende, por otro lado, la pieza estructural (101), que puede
unirse con el medio de fijación (1) y que presenta una superficie
de asiento (108) curvada en forma cónica o a manera de casquete
esférico para la superficie de apriete (8) del medio de fijación
(1), estando formados en la zona de la superficie de asiento (108)
varios saltos antagonistas del contorno (salientes 110 del contorno
o entrantes 10, 14 del contorno) dispuestos en forma distribuida por
su perímetro y que interrumpen su curvatura superficial propiamente
dicha, los cuales están destinados a encajar con acoplamiento
positivo de forma, en el estado unido del medio de fijación (1) y la
pieza estructural (101), en los saltos (10, 14, 110) del contorno de
la superficie de apriete (8), estando dimensionadas la superficie de
apriete (8) con los saltos (10, 14, 110) del contorno y la
superficie de asiento (108) con los saltos antagonistas (110, 10,
14) del contorno de tal manera que no se presenten variaciones de
forma macroscópicas permanentes al unir el medio de fijación (1) y
la pieza estructural (101), y estando configurada la superficie de
asiento (108) de la pieza estructural (101) de manera complementaria
a la superficie de apriete (8) del medio de fijación (1).
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Family Applications (1)
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