ES2255215T3 - Procedimiento para establecer una union electrica con una pieza de chapa y pieza de montaje. - Google Patents
Procedimiento para establecer una union electrica con una pieza de chapa y pieza de montaje.Info
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Abstract
Procedimiento para establecer una unión eléctrica con una pieza de chapa (42; 130) que presenta una capa de protección no conductora o sólo mala conductora, en el que se utiliza un elemento de fijación hueco (10; 120) que se aplica a la pieza de chapa por medio de un procedimiento de remachado o un procedimiento de troquelado y remachado, aplicándose un terminal de cable (100) al elemento de fijación hueco (10; 120) o a la pieza de chapa por medio de un tornillo (102), a cuyo fin se atornilla el tornillo (102) en el elemento de fijación hueco (100; 120) a través del terminal de cable (100) y dicho tornillo atraviesa entonces la pieza de chapa y forma o copia una rosca en la pieza de chapa.
Description
Procedimiento para establecer una unión eléctrica
con una pieza de chapa y pieza de montaje.
La presente invención concierne a un
procedimiento para establecer una unión eléctrica con una pieza de
chapa que presenta una capa de protección no conductora o sólo mala
conductora, en el que se emplea un elemento de fijación hueco que
se aplica a la pieza de chapa por medio de un procedimiento de
remachado o un procedimiento de troquelado y remachado, aplicándose
un terminal de cable o un borne de conexión al elemento de fijación
hueco o a la pieza de chapa por medio de un tornillo. La invención
concierne también a una pieza de montaje constituida por una pieza
de chapa, especialmente una pieza de chapa con una capa de
protección no conductora o sólo mala conductora, y un elemento de
fijación hueco remachado con la pieza de chapa, el cual está
diseñado para recibir un tornillo que fija un terminal de cable o un
borne de conexión.
Los requisitos impuestos a uniones eléctricas con
piezas de chapa, en particular, pero no exclusivamente, en el
sentido de uniones a masa en piezas de la carrocería de vehículos
automóviles, se manifiestan como más difíciles cada vez.
Por un lado, son necesarias uniones eléctricas de
alta calidad para que funcionen correctamente los equipos
electrónicos de vehículos automóviles que resultan cada vez más
complejos, especialmente equipos críticos para la seguridad como,
por ejemplo, sistemas de disparo de airbags, mientras que, por otro
lado, se pasa en grado creciente a manipular piezas de chapa que
están provistas de una capa de protección que presenta una mala
conductividad eléctrica o que no presenta en absoluto conductividad
eléctrica.
En el pasado, se ha acreditado un elemento de
perno para establecer uniones a masa, tal como el que se encuentra
protegido en la patente europea
EP-B-540 030.
Sin embargo, se requiere hoy en día también una
unión eléctrica que pueda realizarse por medio de un elemento de
tuerca. Mientras que en el pasado se ha podido confiar en que
mediante la aplicación de un elemento de fijación - que presenta
características de forma correspondientes - a una pieza de chapa se
lesiona una eventual capa de protección existente por medio de las
características de forma de modo que se produzca la unión eléctrica
deseada, se configura hoy en día como más difícil cada vez el
asegurar esto con piezas de chapa que han sido previamente
barnizadas. En efecto, los revestimientos de protección
correspondientes se han concebido de modo que participen también en
los más diversos procedimientos de conformación sin que resulten
lesionados. Tales revestimientos no han de ser lesionados tampoco
en el procedimiento de embutición profunda. Por tanto, el riesgo al
aplicar elementos de fijación mediante procedimientos de remachado o
procedimientos de troquelado-remachado consiste en
que se produce una unión eléctrica insuficiente entre el elemento de
fijación y la pieza de chapa. Por tanto, se tiene que temer que se
presenten resistencias de paso que impidan que quede garantizada la
función eléctrica pretendida.
Se emplean también hoy en día laminados de chapa,
por ejemplo "Bondal" (marca registrada de la firma Hoesch),
consistentes en dos capas de metal a base de acero y/o aluminio con
una capa intermedia de plástico. Tales laminados de chapa tienen
propiedades de amortiguación muy buenas, pero se pueden soldar sólo
en condiciones difíciles, de modo que el establecimiento de
conexiones a masa es posible solamente a través de elementos de
fijación mecánicamente aplicados, siendo necesaria una conexión a
masa para ambos componentes de chapa, a pesar de la capa de
plástico aislante existente.
El cometido de la presente invención reside en
poner remedios a esta situación y asegurar que, aplicando elementos
de fijación huecos, como tuercas de fijación, se produzca incluso en
la fabricación en serie una unión eléctrica cualitativamente de
alto valor entre un terminal de cable o un borne de conexión y la
pieza de chapa.
En el aspecto del procedimiento, este problema se
resuelve con un procedimiento para establecer una unión eléctrica
con una pieza de chapa que presenta una capa de protección no
conductora o sólo mala conductora, en el que se emplea un elemento
de fijación hueco que se aplica a la pieza de chapa por medio de un
procedimiento de remachado o un procedimiento de troquelado y
remachado, aplicándose un terminal de cable al elemento de fijación
hueco o a la pieza de chapa por medio de un tornillo, a cuyo fin se
atornilla el tornillo en el elemento de fijación hueco a través del
terminal de cable y el tornillo atraviesa entonces la pieza de chapa
y forma o copia una rosca en la pieza de chapa.
Una pieza de montaje correspondiente según la
invención puede deducirse de la reivindicación 9. Se conoce
ciertamente por el documento
US-A-3,829,957 un procedimiento en
el que se une una pieza de chapa con otro componente, que puede ser
una segunda pieza de chapa, de tal manera que se aplica un elemento
de fijación hueco a la pieza de chapa primeramente citada por medio
de un procedimiento de troquelado y remachado y se aplica el
componente o la pieza de chapa adicional al elemento de fijación
hueco por medio de un tornillo cortador de rosca, introduciendo
para ello el tornillo en el elemento de fijación a través del
componente adicional y atravesando entonces con el tornillo la
primera pieza de chapa y formando en ésta una rosca.
Asimismo, se desprende del documento
US-A-3,829,957 una pieza de montaje
constituida por una pieza de chapa y un elemento de fijación hueco
remachado con la pieza de chapa, que está diseñado para recibir un
tornillo de fijación de un componente adicional, presentando la
pieza de chapa un agujero que está alineado con el paso de
alojamiento del tornillo en el elemento de fijación hueco, teniendo
el agujero un diámetro o una dimensión transversal mínima que
corresponde al menos sustancialmente al diámetro del núcleo de la
rosca del tornillo o que es ligeramente más pequeño que éste,
estando atornillado el tornillo en el elemento de fijación hueco y
atravesando la pieza de chapa y estando configurado el borde del
agujero de conformidad con la rosca del tornillo, estando el
tornillo atornillado tanto en el elemento de fijación hueco como en
la pieza de chapa.
Sin embargo, en el documento
US-A-3,829,957 se prevé como
componente adicional un extenso componente o pieza de chapa y no un
terminal de cable. Asimismo, la unión allí mostrada o descrita no
está prevista para establecer una unión eléctricamente conductora
entre un terminal de cable y una pieza de chapa que presenta una
capa de protección no conductora o sólo mala conductora, sino para
impedir que el elemento de fijación configurado como un elemento de
tuerca sea expulsado fuera de la pieza de chapa durante el empleo de
un tornillo cortador de rosca. El documento no menciona en ningún
sitio la posible utilización del procedimiento allí descrito con
una pieza de chapa que presente una capa de protección no conductora
o mala conductora, y menos aún para establecer una unión
eléctricamente conductora con un terminal de cable.
En general, se preagujerea la pieza de chapa
antes de la introducción del tornillo, para lo cual existen varias
posibilidades.
Por un lado, el preagujereado puede efectuarse
por medio de un troquel de agujereado adelantado durante la
aplicación del elemento de fijación. Se puede emplear aquí, por
ejemplo, una ejecución modificada del procedimiento según la
solicitud de patente europea EP-A-0
759 510, tal como se explica con detalle más adelante.
Es suficiente aquí poner de manifiesto que
durante la aplicación del elemento de fijación hueco el troquel de
agujereado, que es guiado concéntricamente al paso central del
elemento de fijación hueco, genera un agujereado correspondiente en
la pieza de chapa antes de que la matriz de apoyo de esta pieza de
chapa proporcione el amoldamiento de la pieza de chapa a una
cavidad del elemento de fijación.
Si se introducen los elementos de fijación huecos
en piezas de chapa en una herramienta secuencial compuesta, el
preagujereado de la pieza de chapa puede efectuarse en una estación
de la herramienta secuencial compuesta, mientras que la instalación
del elemento de fijación hueco en alineación con el agujereado así
producido puede efectuarse en una estación subsiguiente de la
herramienta secuencial compuesta.
Ahora bien, la pieza de chapa puede agujerearse
posteriormente, por ejemplo en una variante de un procedimiento que
se ha descrito en el documento
EP-B-0 533 822 o en el documento
EP-A-0 669 473. En este
procedimiento se realiza primero la unión del elemento de fijación
con la pieza de chapa sin agujerear esta pieza de chapa. El troquel
de agujereado retrasado es guiado a continuación a través del paso
central del elemento de fijación para realizar el agujereado
correspondiente en la pieza de chapa.
Utilizando una herramienta secuencial compuesta
para aplicar los elementos de fijación huecos a piezas de chapa, la
instalación de los elementos de fijación puede efectuarse en una
estación de la herramienta secuencial hueca, mientras que el
agujereado posterior se realiza en una estación subsiguiente de la
herramienta secuencial compuesta.
En una forma de ejecución preferida se realiza un
agujero circular en la pieza de chapa por medio del troquel de
agujereado, concretamente con un diámetro que corresponde al menos
sustancialmente al diámetro del núcleo del tornillo o es
ligeramente menor que éste. El sentido de esta configuración del
agujero es que el tornillo, que puede estar diseñado como un
tornillo formador o cortador de rosca, corta o forma una rosca en
la pieza de chapa y eventualmente también en el elemento de fijación
hueco, formándose la rosca en la pieza de chapa de modo que se
consiga una unión íntima por complementariedad de forma, es decir
que la pieza de chapa se amolda a la rosca del tornillo.
Sin embargo, no es forzosamente necesario un
agujero de forma circular. Se podría utilizar un troquel de
agujereado que tuviera una sección transversal poligonal o en forma
de estrella o dotada de un dentado. Mediante las esquinas o dientes
así producidos del borde del agujero se asegura una unión eléctrica
de alta calidad con el terminal de cable o el borne de conexión
correspondiente a través del tornillo. En caso de que se instale
directamente el terminal de cable sobre la pieza de chapa, un
eventual doblado hacia fuera de los dientes o puntas así producidos
puede conducir a una lesión de la superficie del terminal de cable,
con lo que se perforan eventuales capas de óxido y se consigue una
unión eléctrica cualitativamente de alto valor.
Formas de ejecución especialmente preferidas del
procedimiento y la pieza de montaje según la invención pueden
deducirse de las reivindicaciones subordinadas.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle sobre la base de ejemplos de ejecución y con referencia a
los dibujos. Las figuras 1 a 8 corresponden sustancialmente a las
del documento EP-A-0 759 510 A1, si
bien se han modificado estas figuras para mostrar la forma
modificada del troquel de agujereado, la forma modificada del
agujereado realizado por medio del troquel de agujereado y la
repercusión del revestimiento de protección que se encuentra sobre
la pieza de chapa. Los dibujos muestran:
La figura 1, una vista en planta del lado frontal
de un elemento de fijación hueco que puede utilizarse para los
fines de la invención, mostrándose únicamente la mitad del elemento
de fijación en aras de una mayor sencillez,
La figura 2, un alzado lateral parcialmente
seccionado del elemento de fijación de la figura 1,
La figura 3, una representación esquemática de la
primera fase de un procedimiento según la invención para aplicar un
elemento de fijación según las figuras 1 y 2 a un componente de
forma de placa, mostrando la figura 3A el lado frontal de la matriz
empleada,
La figura 4, una fase posterior del procedimiento
según la invención poco antes del agujereado del componente de
forma de placa,
La figura 5, una fase posterior del procedimiento
según la invención justamente después del agujereado del componente
de forma de placa,
La figura 6, una fase aún posterior del
procedimiento según la invención durante la transformación del
componente de forma de placa,
La figura 7, el final del procedimiento según la
invención después de la aplicación del elemento de fijación al
componente de forma de placa, mostrando la figura 7A la disposición
de la matriz en la herramienta inferior,
La figura 8, un alzado lateral parcialmente
seccionado de la pieza de montaje según la invención constituida
por el elemento de fijación y una pieza de chapa,
La figura 9, la aplicación de un terminal de
cable a la pieza de montaje según la figura 8, fabricada a base del
elemento de fijación y la pieza de chapa,
La figura 10, la unión terminada,
La figura 11, una representación detallada de la
unión eléctrica entre el tornillo y la pieza de chapa,
La figura 12, una posibilidad alternativa para
aplicar un terminal de cable sobre la pieza de montaje de la figura
8,
La figura 13, una vista parcialmente seccionada
de la aplicación de un elemento hueco sobre una pieza de chapa
correspondiente a la patente europea
EP-B-0 533 822, pero con un troquel
de agujereado modificado y una matriz modificada, para producir una
pieza de montaje que está diseñada de conformidad con la presente
invención, y
La figura 14, una representación esquemática de
la aplicación de un terminal de cable según la invención a la pieza
de montaje de la figura 13.
Según las figuras 1 y 2, el elemento de fijación
hueco 10 según el documento EP-A-0
759 510 está constituido por un cuerpo sustancialmente cilíndrico
de metal con una superficie frontal 12 que está vuelta hacia un
componente de forma de placa después de aplicar el elemento al
mismo. La superficie frontal 12 presenta una cavidad 14 de forma
anular que está dispuesta por dentro de una superficie de asiento
realzada 16 de forma anular, extendiéndose la superficie de fondo
18 de la cavidad anular hasta el taladro 20 del elemento de fijación
10. El taladro 20 presenta un eje central 22 que constituye al
mismo tiempo el eje longitudinal del elemento de fijación, y está
configurado aquí como un taladro roscado con una rosca 24, de modo
que el elemento de fijación aquí mostrado es un elemento de
tuerca.
La superficie 18 del fondo de la cavidad anular
14 hace transición a una superficie anular 28 a través de un hombro
anular 26, siendo el diámetro exterior de la superficie anular 28
ligeramente mayor que el diámetro exterior D de la rosca 24
prevista en el taladro 20. Se aprecia que el taladro 20 o la rosca
24, la superficie anular 28, el hombro anular 26 y la cavidad anular
14, así como también la superficie de asiento 12, están dispuestos
coaxialmente al eje central 22 del elemento de fijación 10. La
superficie frontal restante 30 del elemento de fijación es se
configuración plana en este ejemplo y está provista solamente de un
pequeño avellanado 32 que forma una transición limpia hacia la rosca
24.
La superficie envolvente 34 de configuración
escalonada del elemento de fijación hace transición a la superficie
frontal 12 a través de un pequeño radio 36, siendo este radio 36
preferiblemente más pequeño que 0,5 mm, por ejemplo 0,3 mm.
En la superficie de asiento anular están
previstas en este ejemplo ocho cavidades 38 que, como puede
apreciarse en la figura 2, están configuradas aproximadamente en
forma de cuña y presentan su máxima profundidad en la zona de
transición a la pared lateral 15 de la cavidad anular 14. En vista
en planta, las cavidades 38 son aproximadamente rectangulares, tal
como puede apreciarse en la figura 1. Estas cavidades se producen
por batido en frío durante la fabricación del elemento de tuerca y
la correspondiente deformación de la pieza bruta del cuerpo hueco
conduce a salientes 40 a manera de rebordes en la superficie lateral
de la cavidad anular 14, conduciendo estos salientes, tal como
puede verse claramente en el lado izquierdo de la figura 2, a
entrantes socavados locales 41 en la pared lateral de la cavidad
anular 14.
Como materiales para los elementos de fijación
son adecuados todos los materiales que, en el marco de la
deformación en frío, alcanzan los valores de resistencia de la clase
8, según la norma ISO, por ejemplo una aleación 35 B2 según DIN
1654. Los elementos de fijación o elementos de tuerca así formados
son adecuados, entre otros, para todos los materiales de acero
usuales en el mercado destinados a piezas de chapa embutibles, así
como también para aluminio y sus aleaciones. Las tuercas puede
formarse también en otros materiales, por ejemplo en una aleación
de aluminio, especialmente en una aleación de aluminio de mayor
resistencia.
Se sobrentiende que en la figura 2 la
configuración del elemento de tuerca en el lado derecho del eje
central 22 es idéntica a la del lado izquierdo.
Haciendo referencia a las figuras 3 a 8 se
explica seguidamente con más detalle la clase de montaje del
elemento de fijación según la figuras 1 y 2 en un componente a modo
de placa en forma de una pieza de chapa 42.
En la figura 3 se muestra el elemento de fijación
10 según la invención en una cabeza de estampación 44 representada
solamente en parte, que presenta un troquel 46 y un troquel de
agujereado 48 dispuesto coaxialmente al troquel 46. Una cabeza de
estampación de esta clase es sí conocida en su principio por los
documentos alemanes anteriormente mencionados, es decir,
DE-PS 34 46 978 y DE-OS 38 35 556.3.
El troquel de agujereado 48, aquí materializado como un llamado
troquel de agujereado adelantado, tiene en su extremo delantero un
tramo cilíndrico 49 de menor diámetro que realiza el proceso de
agujereado propiamente dicho, tal como se explica seguidamente con
más detalle.
Por debajo de la pieza de chapa 42 se encuentra
una matriz 50 que, como se ha representado en la figura 7A, está
inserta, por ejemplo, como componente cilíndrico en un taladro
cilíndrico 51 de una herramienta inferior 52 de una prensa y se
mantiene a la altura correcta enrasada con la superficie de la
herramienta inferior 52 por medio de un distanciador 54. La matriz
50 presenta un taladro central 56 que hace transición a un taladro
mayor 60 a través de un hombro anular 58. El extremo frontal 62 de
la matriz 50 presenta una superficie plana 64 que está enrasada con
la superficie 66 de la herramienta inferior 52. Asimismo, el extremo
frontal de la matriz 50 presenta un talón 68 de agujero conformado.
El taladro 56, que forma el agujero del talón 68 de agujero
conformado, tiene un filo anular 70 que presenta un diámetro
interior que corresponde al diámetro del tramo cilíndrico 49 del
troquel de agujereado 48, es decir que es sólo ligeramente mayor que
el usual en troqueles de agujereado. Este diámetro es netamente más
pequeño que el diámetro del agujero del núcleo del elemento de
fijación hueco, es decir, del cilindro roscado 24. Se explica más
adelante el motivo de esto. La superficie frontal 72 de la matriz,
que está dispuesta coaxialmente al eje longitudinal 22 y que es al
menos sustancialmente perpendicular a este eje, presenta un canto de
embutición redondeado 74 en la transición a la superficie
envolvente del talón 68 de agujero conformado.
Alrededor del talón de agujero conformado y a
cierta distancia del mismo se encuentran dispuestos varios
apéndices 76, estando previstos en este ejemplo seis de tales
apéndices, los cuales están dispuestos uniformemente alrededor del
talón 68 de agujero conformado. Los apéndices 76 tienen una
superficie oblicua 78 y están realzados tanto en la superficie
envolvente del talón 68 de agujero conformado como en la superficie
frontal plana 64 de la matriz 50.
Los apéndices 76, que están en conjunto
redondeados en todas las superficies, son algo más estrechos que
las cavidades 38 de la superficie de asiento anular 16 del elemento
de tuerca 10. Mediante el empleo de los mismos símbolos de
referencia 22 se pone claramente de manifiesto que el troquel de
agujereado 48, el troquel 46, la superficie frontal inferior 77 de
la cabeza de estampación, el elemento hueco 10 y la matriz 50 de la
herramienta inferior 52, así como también el taladro 56 y el taladro
60 de la matriz, y finalmente también el taladro de paso del
distanciador 52, están dispuestos todos ellos coaxialmente.
La propia cabeza de estampación 44 está dispuesta
de manera en sí conocida en la herramienta superior de una prensa y
se configura de la manera usual de modo que los respectivos
elementos de tuerca 10 lleguen al taladro 80 de la cabeza de
estampación 44 a través de un canal oblicuo y a continuación, al
cerrar la prensa, sean conducidos por medio del troquel 46 hasta el
extremo frontal de la cabeza de estampación. Los elementos de
tuerca pueden mantenerse también sujetos durante este movimiento,
para lo cual se conocen dispositivos, por ejemplo por la solicitud
PCT con el número de publicación WO 93/19890.
Al cerrar la prensa, por ejemplo para la
conformación de la pieza de chapa por medio de la herramienta
inferior 52 en combinación con una herramienta superior no mostrada,
la cabeza de estampación se mueve de la posición de la figura 3 a
la posición según la figura 4. El extremo frontal inferior 77 de la
cabeza de estampación 44 viene a aplicarse de esta manera a la
pieza de chapa 42 y ésta es presionada nuevamente contra la
superficie frontal 72 de la matriz 50. Se impide en este estadio un
amplio movimiento hacia bajo de la carcasa 79 de la cabeza de
estampación que sirve como pisa para la pieza de chapa 42, y la
carcasa 79 de la cabeza de estampación retrocede algo con respecto
a la herramienta de la prensa que se mueve hacia abajo. Esto rige
también para el troquel 46, el cual ejerce presión ventajosamente
contra el hombro anular 35 del elemento de fijación y no contra la
superficie frontal 31, con lo que se evita eficazmente el riesgo de
que se estropee la rosca 34. Sin embargo, la herramienta superior
de la prensa impulsa de momento el troquel más hacia abajo hasta la
posición según la figura 5. Se corta entonces una pipa 82 de la
pieza de chapa 42 por medio del tramo 49 del troquel de agujereado
en cooperación con el filo 70 del talón 68 de agujero conformado de
la matriz 50, tal como se ha representado en el dibujo secuencial de
la figura 5. Se obtiene de esta manera un agujero troquelado 83 en
la pieza de chapa 42. Se aprecia en este dibujo que el tramo 49 del
troquel de agujereado es recibido de forma deslizante en el taladro
56 de la matriz 50.
La pipa 82 puede ser evacuada a través del
taladro 60 de la matriz 50, procurando el diámetro grande de este
taladro 60 en comparación con el taladro 56 que la pipa se mueva
fácilmente bajo la fuerza de la gravedad y no quede enganchada.
Como se muestra en la figura 6, durante el
movimiento de cierre adicional de la prensa se mueven también más
hacia abajo conjuntamente la carcasa 79 de la cabeza de estampación
44 y el troquel 46, con lo que el talón 68 de agujero conformado o,
dicho más exactamente, el canto de embutición redondeado 74 del
talón de agujero conformado produce un collar 75 del material de
chapa alrededor del agujero troquelado 83 y ensancha al mismo
tiempo este agujero troquelado 83. Esta deformación se continúa
hasta el estadio final, como se muestra en la figura 7, y se ve en
la figura 7 que el talón 68 de agujero conformado ha deformado el
material de chapa o el collar 75 de modo que éste es hincado a
presión con ajuste de forma en la cavidad anular 14 del elemento de
fijación y en los entrantes socavados 40.
El diámetro del agujero troquelado 83 antes de su
ensanchamiento arriba mencionado corresponde al diámetro del tramo
cilíndrico 49 del troquel de agujereado 48 y se elige de modo que,
después del ensanchamiento del agujero troquelado agrandado,
presente un diámetro interior que sea al menos sustancialmente
idéntico al diámetro del núcleo del cilindro roscado o ligeramente
menor que éste.
Debido al número diferente de apéndices 46, en
comparación con el número de cavidades 38 en la superficie de
asiento anular 16 del elemento de fijación, se asegura que al menos
un apéndice venga a coincidir completamente con una cavidad 38,
concretamente sin que tengan que tomarse medidas para asegurar la
posición de giro del elemento de fijación alrededor del eje central
22. En otras cavidades 38 puede contarse también con una
coincidencia al menos parcial con apéndices de la matriz, de modo
que también aquí se produce un asiento por ajuste de forma, con lo
que se garantiza el seguro contra giro.
Puesto que los salientes 40 a manera de rebordes,
que forman los entrantes socavados, conducen también a una
superficie ondulada de la pared lateral de la cavidad anular 14, el
asiento por ajuste de forma de la pieza de chapa en esta pared
lateral proporciona también una contribución importante a la
seguridad contra giro de la unión.
Después del estadio del procedimiento según la
figura 7 se abre de nuevo la prensa y la pieza de trabajo 42 con el
elemento de fijación montado es expulsada de la prensa o retirada de
la prensa y se presenta entonces en la forma que se muestra en la
figura 8. Se aprecia en la figura 8 que el diámetro interior del
collar 75 de la pieza de chapa 42 es algo más pequeño que el
diámetro interior de la rosca 24, de modo que la pieza de chapa,
actuando en sentido contrario a la función anterior del elemento de
fijación, puede impedir de momento la introducción de un perno. El
perno encajado ajustadamente en la rosca 24 se introduce usualmente
en la dirección de la flecha 86 de la figura 8 y sirve habitualmente
para fijar una segunda pieza de chapa a la pieza de chapa 42. En la
figura 8 pueden apreciarse también las cavidades 88 producidas por
los apéndices 76 en la pieza de chapa.
La pieza de chapa 42 de la figura 8 está
subdividida por una línea 43 de trazos, aludiendo esta línea a la
posibilidad de emplear laminados de chapa, representando la línea 43
la capa de plástico entre dos componentes de chapa de acero y/o
aluminio.
Aunque los elementos de fijación aquí mostrados
presentan todos una superficie envolvente cilíndrica circular, es
decir que tienen en planta una sección transversal circular, pueden
emplearse perfectamente también otras formas de sección
transversal, por ejemplo formas de sección transversal poligonales u
ovaladas o que presenten ranuras. La expresión "anular" se
entiende también de modo que ésta comprende no sólo anillos
circulares, sino también formas anulares que se aparten algo de una
forma de anillo circular, tal como, por ejemplo, un polígono.
La pared lateral 41 de la cavidad anular 14 puede
representarse también como un polígono o una figura de varios
lados.
La figura 9 muestra ahora el modo en que un
terminal de cable 100 se aplica por medio de un tornillo 102 a la
pieza de montaje constituida por el elemento de fijación hueco 10 y
la pieza de chapa 42. A diferencia del elemento de fijación hueco
según las figuras anteriores, se muestra aquí únicamente como
alternativa una ejecución en la que no está presente aún el
cilindro roscado 24, es decir que el paso central correspondiente
del elemento de fijación presenta un diámetro interior
correspondiente al diámetro del núcleo de la rosca.
El terminal de cable 100, que podría ser también
un borne de conexión, materializado, por ejemplo, como una orejeta
de fijación para una bobina de encendido, presenta un agujero 104
con un diámetro algo mayor que el diámetro exterior de la parte
roscada 106 del tornillo 102, de modo que el tornillo puede hacerse
pasar sin resistencia a través del terminal de cable 104. El
tornillo 102 consiste en un llamado tornillo Taptite (marca
registrada) que puede obtenerse en el mercado y que representa un
tornillo formador de rosca.
El tornillo 102 formador de rosca se asienta
sobre el elemento de fijación hueco y se atornilla en éste por
medio de una herramienta adecuada que ataca en la parte de cabeza
108 del tornillo.
Los filetes de rosca del tornillo forman durante
el movimiento de atornillamiento una unión exenta de intersticios y
de deformaciones permanentes tanto con el elemento de fijación como
con las paredes del agujero del componente de chapa y producen así
un contacto íntimo con el tornillo de fijación para el cable de
masa. Es decir que la unión eléctrica es generada desde el terminal
de cable hacia dentro del tornillo y desde la parte roscada del
tornillo hacia dentro de la pieza de chapa. Carece de importancia a
este respecto si el propio elemento de fijación 10 está revestido
con un barniz o únicamente presenta un revestimiento metálico de
protección contra la oxidación. La unión eléctrica entre el tornillo
y el terminal de cable puede mejorarse eventualmente con medios
convencionales, por ejemplo con un anillo de seguridad equipado con
dientes.
No es absolutamente necesario que el propio
tornillo forme la rosca en el elemento de fijación hueco. Como se
muestra en las figuras 1 a 8, el elemento de fijación 10 puede
materializarse como un elemento de tuerca y serviría entonces tan
sólo como guía para el tornillo que, sin embargo, hay que cortar
como rosca en la pieza de chapa. No obstante, sería posible también
preformar la rosca en la pieza de chapa, por ejemplo con medida
insuficiente, y llevarla a la forma definitiva tan sólo cuando se
atornille el tornillo.
La figura 10 muestra la unión terminada. El
asiento anular del lado inferior de la parte de cabeza del tornillo
en el terminal de cable y del terminal de cable en el elemento de
tuerca representa una unión eléctrica de alta calidad entre el
tornillo y el terminal de cable, la cual puede eventualmente
mejorarse aún por medio de un anillo de seguridad provisto de
dientes dispuestos en forma de anillo. Es especialmente favorable
el apoyo de la superficie completa del terminal de cable en toda la
superficie del asiento anular por medio del elemento de tuerca.
La figura 11 muestra el modo en que un filete de
rosca 112 de la parte de vástago 106 del tornillo 102 ha conformado
un filete de rosca correspondiente en la pieza de chapa 42. En lugar
de un tornillo formador de rosca se puede emplear también un
tornillo cortador de rosca.
La figura 12 muestra otra posibilidad de
instalación del tornillo. En este caso, la parte de cabeza 108 del
tornillo se encuentra en el lado de la pieza de chapa que queda
alejado del elemento de tuerca 10. También aquí existe la unión
eléctrica desde el terminal de cable hacia dentro de la pieza de
chapa a través del tornillo. La disposición según la figura 12
tiene la ventaja adicional de que el tornillo favorece la unión
entre el elemento de fijación hueco 10 y la pieza de chapa 42, pero,
en ciertas circunstancias, fomenta una construcción de superficie
algo mayor del terminal de cable 100 o de la superficie de apoyo de
la parte de cabeza 108 del tornillo para que la compresión
superficial en el terminal de cable o en el tornillo se mantenga
dentro de límites tolerables. Por lo demás, se aplican para la
ejecución de la figura 12 todos los detalles que se han mencionado
para la ejecución según las figuras 9 a 11. Es decir que, entre
otras cosas, se puede utilizar un tornillo formador de rosca o un
tornillo cortador de rosca.
En la ejecución según la figura 14 se efectúa
también un asiento anular del lado inferior de la parte de cabeza
del tornillo en el terminal de cable y un asiento anular del
terminal de cable en la pieza de chapa, concretamente en la zona en
la que la pieza de chapa se apoya en forma de anillo y con toda su
superficie en la superficie de asiento anular 12 del elemento de
tuerca, de modo que se consigue también aquí una unión eléctrica
cualitativamente de alto valor entre el tornillo y el terminal de
cable.
La unión eléctrica según la presente teoría puede
lograrse no sólo con un elemento correspondiente a la solicitud
europea EP-A-0 759 510 A1. En el
fondo, entran en consideración todos los elementos de tuerca y
uniones de chapa conocidos en los que exista la posibilidad de hacer
que la pieza de chapa esté en la zona de la abertura de paso
correspondiente del elemento de fijación hueco y de proveer dicha
pieza con un agujereado que corresponda al menos sustancialmente al
diámetro del núcleo de la rosca del tornillo. En otras palabras, la
presente invención puede emplearse al menos en uniones de elemento
de fijación-chapa como la que se ha descrito en la
patente alemana 34 01 118, en la patente europea 0 533 822, en la
patente europea 0 669 473 o en la solicitud de patente europea 97
116 188.0 aún no publicada.
Los registros anteriormente citados son registros
que provienen de la firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co.
KG o en los que ha adquirido derechos la firma Profil. Sin embargo,
se pueden modificar también productos de la competencia para hacer
uso de la presente invención. Por ejemplo, el elemento mostrado en
la patente europea EP-B-0 663 247
podría ser modificado para materializar una pieza de montaje
correspondiente a la presente solicitud.
Para explicar adicionalmente esta idea, se hace
referencia seguidamente a las figuras 13 y 14.
La figura 13 muestra en principio el elemento de
tuerca según la patente europea 0 533 822, pero el dibujo puede
considerarse como representativo de los elementos de tuerca según la
solicitud de patente europea EP-A-0
669 473 o la patente europea
EP-B-663 247. El elemento,
identificado aquí con el símbolo de referencia 120, presenta una
cavidad anular 122 con una pared lateral radialmente interior 124 y
una pared lateral radialmente exterior 126, representando la pared
lateral radialmente interior de la cavidad anular 122 la pared
radialmente exterior de un saliente cilíndrico 128 que en el uso
anterior del elemento de tuerca servía de tramo de troquelado
cilíndrico. En un elemento de esta clase es esencial que la pared
lateral radialmente exterior 126 y/o la pared lateral radialmente
interior 124 estén socavadas al menos en algunos sitios para que la
entrada al rebajo anular 122 en la zona de la superficie de apoyo
del elemento correspondiente 120 en la pieza de chapa 130 sea más
pequeña que la superficie del fondo del rebajo anular 122 a fin de
hacer posible un enganche correspondiente con la pieza de chapa. La
matriz presenta un apéndice anular 132 que, al instalar el
elemento, introduce a presión material de chapa en la cavidad anular
122. Se proporcionan diferentes posibilidades de conformación para
obtener un seguro contra giro. Sin embargo, éstas no son parte
integrante de la presente invención y se han explicado por separado
en los documentos de patente y solicitudes de patente mencionados.
No se describen aquí con más detalle.
Esenciales para la presente forma de ejecución
son dos características.
Por un lado, la matriz está provista, en su lado
frontal, de una cavidad anular 134, de modo que el tramo cilíndrico
128 no puede ejercer ninguna acción de troquelado al establecer la
unión entre el elemento y la pieza de chapa, siempre que únicamente
se prense la pieza de chapa de modo que se obtenga una cavidad 136
a modo de cubeta.
En esta forma de ejecución se emplea un troquel
de agujereado retrasado. Es decir que, después de establecer la
unión según la figura 13, se presiona hacia abajo el troquel de
agujereado 138, el cual está configurado de manera correspondiente
al troquel de agujereado 48 de la forma de ejecución según las
figuras 1 a 8 y presenta una zona cilíndrica 139 de menor diámetro,
de modo que el tramo de menor diámetro en el extremo inferior del
troquel de agujereado, en cooperación con la matriz, troquela y
separa de la pieza de chapa 130 una pipa de troquelado 140,
pudiendo ser evacuada esta pipa de troquelado 140 de la manera usual
a través del paso central 142 de la matriz 144. Durante este
proceso el tramo delantero 139 del troquel de agujereado forma una
abertura circular 146 en la pieza de chapa 130 con un diámetro que
es ligeramente más pequeño que el diámetro interior del paso
central 148 del elemento de fijación hueco 120, que aún no está
provisto de una rosca. No es de esperar ni resulta necesario aquí
un ensanchamiento del perno de troquelado, puesto que la pieza de
chapa 130 presenta ya su unión definitiva por ajuste de forma con el
elemento de fijación 120.
Después de retirar la pieza de montaje de la
prensa, es decir, la pieza de montaje constituida por la pieza de
chapa 130 con el elemento de tuerca 120 remachado con ella, se puede
fijar un terminal de cable o un borne de conexión 100 a la pieza de
montaje por medio de un tornillo correspondiente 102, como se
muestra en la figura 14. El tornillo 102 cortador de rosca o
formador de rosca corta o forma entonces una rosca tanto en la
pieza de chapa 130 como en la pared circundante del paso central 148
del elemento de fijación hueco 120, con lo que se produce una unión
eléctrica de alta calidad que discurre desde el terminal de cable
hacia dentro de la pieza de chapa 130 a través del tornillo. Como
quiera que la superficie frontal - inferior en la figura 14 - del
tramo cilíndrico 128 del elemento de fijación hueco 120 sobresale
algo más hacia abajo que la superficie de apoyo en la zona del
borde del elemento de fijación hueco 120, se asegura que el terminal
de cable 100 tenga contacto con la parte central de la pieza de
chapa y, por tanto, se garantice una fuerza de apriete suficiente
entre la parte de cabeza 108 del tornillo y el terminal de cable
100, lo que favorece la unión eléctrica. Se presenta aquí también
un asiento anular entre la pieza de chapa y el terminal de cable y
el tornillo en la zona del terminal de cable, así como un apoyo
anular con toda la superficie de la pieza de chapa en el elemento
de tuerca, lo que favorece también la calidad de la unión eléctrica.
También aquí se podría utilizar un anillo de seguridad provisto de
dientes en caso de que esto se considerara necesario.
Sin embargo, en principio, en la ejecución según
la figura 14 el tornillo podría ser introducido desde el otro lado,
tal como se muestra en la ejecución de la figura 10.
Cuando el tornillo produce la rosca tanto en el
elemento de tuerca 120 como en la pieza de chapa, la unión entre el
elemento de fijación hueco 120 y la pieza de chapa ha de presentar
una resistencia suficiente para que el par de giro correspondiente
producido durante el corte o formación de la rosca no conduzca a que
se suelte la unión entre el elemento 120 y la pieza de chapa
130.
Aunque en las formas de ejecución descritas hasta
ahora se ha trabajado siempre con un troquel de agujereado
adelantado o retrasado, existiría finalmente también la posibilidad
de producir el agujero correspondiente en la pieza de chapa por
medio de un tornillo perforador roscador que tiene que posicionarse
o guiarse de manera correspondiente, para lo cual podría servir el
paso hueco o el cilindro roscado del elemento de fijación, si bien
esta forma de ejecución no está en el primer plano del interés, ya
que tiene que aceptarse el riesgo de que la pieza de chapa podría
soltarse del elemento de tuerca.
Claims (14)
1. Procedimiento para establecer una unión
eléctrica con una pieza de chapa (42; 130) que presenta una capa de
protección no conductora o sólo mala conductora, en el que se
utiliza un elemento de fijación hueco (10; 120) que se aplica a la
pieza de chapa por medio de un procedimiento de remachado o un
procedimiento de troquelado y remachado, aplicándose un terminal de
cable (100) al elemento de fijación hueco (10; 120) o a la pieza de
chapa por medio de un tornillo (102), a cuyo fin se atornilla el
tornillo (102) en el elemento de fijación hueco (100; 120) a través
del terminal de cable (100) y dicho tornillo atraviesa entonces la
pieza de chapa y forma o copia una rosca en la pieza de chapa.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se preagujerea la pieza de chapa (42) y
el preagujereado se efectúa, por ejemplo al instalar el elemento de
fijación (10), por medio de un troquel de agujereado adelantado
(49) o en una estación de una herramienta secuencial compuesta,
mientras que la instalación del elemento de fijación hueco en
alineación con el preagujereado se efectúa después en una estación
subsiguiente de la herramienta secuencial compuesta.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se agujerea posteriormente la pieza de
chapa (130), a cuyo fin el agujereado posterior se efectúa, por
ejemplo al instalar el elemento de fijación hueco (120), por medio
de un troquel de agujereado retrasado (139) o en una estación de una
herramienta secuencial compuesta, mientras que el agujereado
posterior de la pieza de chapa en alineación con el elemento de
fijación hueco se efectúa después en una estación subsiguiente de la
herramienta secuencial compuesta.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque el
troquel de agujereado adelantado o retrasado (49; 139) forma en la
pieza de chapa (42; 130) un agujero circular con un diámetro que
corresponde al menos sustancialmente al diámetro del núcleo del
tornillo (102) o que es ligeramente más pequeño que éste.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado porque el
troquel de agujereado adelantado o retrasado tiene una sección
transversal poligonal o en forma de estrella o que presenta dientes
y trabaja eventualmente en cooperación con una matriz que presenta
un agujero con una sección transversal correspondiente y que
soporta a la pieza de chapa.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
tornillo (102) está construido como un tornillo cortador o formador
de rosca y corta o forma la rosca en la pieza de chapa y
eventualmente también en el elemento de fijación hueco (10;
120).
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se emplea un tornillo que perfora
previamente la pieza de chapa y corta o forma la rosca y que
eventualmente es guiado por el elemento de fijación hueco.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
tornillo (102) presenta una parte de cabeza (108) y aprisiona el
terminal de cable (100) entre la parte de cabeza (108) y el
elemento de fijación hueco (10) o entre la parte de cabeza (108) y
la pieza de chapa (130).
9. Pieza de montaje constituida por una pieza de
chapa (40; 130) con una capa de protección no conductora o sólo
mala conductora y un elemento de fijación hueco (10; 120) remachado
con la pieza de chapa, el cual está diseñado para recibir un
tornillo (102) que fija un terminal de cable (100), presentando la
pieza de chapa un agujero (75; 146) que está alineado con el paso
(20; 148) del elemento de fijación hueco que da alojamiento al
tornillo (102), presentando el agujero un diámetro o una dimensión
transversal mínima que corresponde al menos sustancialmente al
diámetro del núcleo de la rosca del tornillo (102) o que es
ligeramente más pequeño que éste, y estando atornillado el tornillo
(102) en el elemento de fijación hueco (10; 120) y atravesando la
pieza de chapa (42; 130), y estando formado el borde del agujero de
manera correspondiente a la rosca (112) del tornillo (102), estando
atornillado el tornillo (102) tanto en el elemento de fijación hueco
(10; 120) como en la pieza de chapa (42; 130).
10. Pieza de montaje según la reivindicación 9,
caracterizada porque el elemento de fijación hueco (10; 120)
consiste en un elemento de tuerca provisto de una rosca antes de su
instalación.
11. Pieza de montaje según una de las
reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque el tornillo
(102) consiste en un tornillo cortador o formador de rosca que
eventualmente corta o forma la rosca no sólo en la pieza de chapa
(42; 130), sino también en el elemento de fijación hueco (10;
120).
12. Pieza de montaje según una de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el tornillo
(102) presenta una cabeza (108) y el terminal de cable está o es
aprisionado entre la parte de cabeza (108) y el elemento de
fijación hueco (10; 120) o entre la parte de cabeza (108) y la pieza
de chapa (42; 130).
13. Pieza de montaje según una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque el elemento de
fijación hueco consiste en un elemento con una superficie frontal
(12) vuelta hacia la pieza de chapa (42; 130) y dotada de una
cavidad anular (14) que está dispuesta dentro de una superficie de
asiento anular realzada (16), extendiéndose la superficie del fondo
de la cavidad anular hasta el paso (20; 148) del elemento de
fijación (10; 120) y estando formadas en la superficie de asiento
anular unas cavidades (38) de forma de cuña que presentan su máxima
profundidad en la zona de transición a la pared lateral (15) de la
cavidad anular (14) y a las que están asociados unos salientes (40)
que forman entrantes socavados (41) en la pared lateral (15) de la
cavidad anular (14).
14. Uso de una pieza de montaje según una de las
reivindicaciones 9 a 13 para producir una unión eléctricamente
conductora entre un terminal de cable y la pieza de chapa que
presenta una capa de protección no conductora o sólo mala
conductora, en donde, independientemente de si el terminal de cable
(100) se asienta sobre la pieza de chapa que presenta una capa de
protección no conductora o sólo mala conductora o en el lado
frontal del elemento de fijación que tiene una unión no conductora o
sólo mala conductora con la pieza de chapa que presenta una capa de
protección no conductora o sólo mala conductora, el tornillo (102)
presenta una unión conductora, por un lado, con el terminal de
cable (100) y, por otro lado, con la rosca del borde del agujero de
la pieza de chapa y, por tanto, con la pieza de chapa.
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