ES2267915T3 - Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una union atornillada. - Google Patents

Abstract

Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una unión atornillada, particularmente para la sujeción de un disco de freno a una rueda de rail, que presenta por lo menos un arco de sujeción (9) formado por dos ranuras adyacentes esencialmente paralelas (10a, 10b), dispuesto radialmente en la zona de la rosca (11) de la tuerca (6), caracterizada porque la tuerca (6) consiste en una sección de casquillo roscado (12) con la rosca (11), unida coaxialmente por una sección clave (13) que colabora positivamente con una herramienta para el giro de la tuerca (6), disponiéndose por lo menos un arco de sujeción (9) en la zona terminal de la sección de casquillo roscado (12) que encara la sección clave (13), y mediante una deformación plástica de las secciones de filete (11a) asociadas radialmente en el interior del arco de sujeción (9) frente a las restantes secciones de filete (11b) de la tuerca (6).

Description

Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una unión atornillada.

La presente invención está relacionada con una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una unión atornillada, particularmente para la sujeción de un disco de freno a una rueda de rail.

De la DE 1 400 202 A se infiere una tuerca autobloqueante apropiada para una unión atornillada, que presenta una sección clave a lo largo de la extensión longitudinal debido a un hexágono continuo. Para el autobloqueo se proveen ranuras radiales para la formación de arcos, que están deformados en una forma, en la que no se conserva la forma envolvente externa de la tuerca. Mediante la variación de forma envolvente externa de la tuerca no puede garantizarse en cualquier circunstancia una colaboración funcional con una llave inglesa o similar. Una tuerca como ésta resulta particularmente inapropiada para el empleo en el ámbito de la tecnología del freno por motivos técnicos de seguridad. Porque aquí se pueden emplear sólo elementos de construcción con pequeñas tolerancias dimensionales. Considerando aspectos técnicos de seguridad, resulta asimismo inconveniente el hecho, de que en el caso de la tuerca autobloqueante conocida sólo pocas se pueden portar eficazmente roscas de la unión atornillada. Porque las ranuras se introducen en este estado actual de la técnica siempre en zonas, que empeora el valor en uso por la función autobloqueo adicional.

Las uniones atornilladas se emplean en la mayoría de los ámbitos de la técnica, para realizar una unión separable entre por lo menos dos elementos de construcción a unir. En este caso presenta por lo menos uno de los elementos de construcción un orificio de paso para un elemento roscado. Sobre el elemento roscado se puede desenroscar una tuerca correspondiente. En muchos casos de empleo se realiza en el elemento a unir un avellanado cilíndrico coaxial respecto al orificio de paso para la introducción de la tuerca. El avellanado garantiza, que la tuerca no sobresalga de la superficie del elemento constructivo.

Particularmente en materia de construcción de vehículos ferroviarios se fijan desmontable con una de estas uniones atornilladas, por ejemplo, discos de frenos por ambos lados de una rueda de rail como elemento portador. Para esto se proveen sobre la superficie lateral de la rueda de rail radialmente equidistantes del eje de la rueda más taladros de paso delegados equidistantes a lo largo de una línea perimetral, que se pueden producir con taladros de paso en ambos discos de freno de la rueda en forma de anillo en una proporción coincidente, de forma que de esto se puede elaborar una unión atornillada entre los tres elementos de construcción a unir. Mediante esta sujeción separable a la rueda de rail se posibilita un intercambio más fácil de los discos desgastados de freno de la rueda en caso de mantenimiento.

Para que partes de la unión atornillada - como la cabeza del tornillo o la tuerca - no entren en contacto con las pastillas de freno, se colocan éstas completamente dentro de avellanados cilíndricos por ambos lados del orificio de paso. De este modo se evita un deterioro de las pastillas de freno o de las partes de la atornilladura. Para alcanzar una máxima superficie de rozamiento en el disco de freno de la rueda y no perjudicar la resistencia a la rotura de los discos de frenos, se llevan a cabo los elementos del tornillo y los avellanados asociados de los taladros de paso con el diámetro lo más pequeño posible. Por otra parte, puede no superarse un diámetro mínimo para los elementos del tornillo, para garantizar la necesaria seguridad de la unión atornillada.

A pesar de esta estrecha relación espacial resulta conveniente equipar la unión atornillada con medios contra un aflojamiento no deseado o contra pérdida.

Del "Libro de Bolsillo para la Construcción de Máquinas" (DUBBEL, 16ª Edición, Sección G39, Capítulo 1.7.8 f) se infieren diversos tipos de medios para el aseguramiento de una unión atornillada. Los medios de aseguramiento para tuercas se pueden subdividir fundamentalmente en aseguramientos positivos y aseguramientos que actúan en arrastre de fuerza. Los aseguramientos positivos evitan eficazmente un movimiento relativo de la tuerca respecto al elemento roscado. Así se conocen chapas de seguridad con por lo menos un asa interna o externa o clavijas, que tras el apretado de la tuerca mediante doblado establecen una unión positiva entre de la tuerca y el elemento roscado.

En la aplicación inicialmente descrita es malo emplear una de estas chapas de seguridad o una clavija, evidentemente debido a la estrecha relación espacial dentro del avellanado.

Para esto sirven mejor los aseguramientos en arrastre de fuerza. Al tipo de los aseguramientos en arrastre de fuerza pertenecen, por ejemplo, las tuercas autobloqueantes. En el caso de tuercas autobloqueantes en arrastre de fuerza se elabora una unión cinemática de fuerza entre la rosca de la tuerca y la del elemento roscado debido al rozamiento, de forma que se dificulta un aflojamiento automático de la tuerca. Esto puede originarse por ejemplo mediante una aportación flexible de plástico o mediante un estrechamiento de los pasos de tornillo de la tuerca o de otro modo. Sin embargo, las tuercas autobloqueantes son a menudo relativamente complejas en la elaboración.

Es por eso el objetivo de la presente invención producir una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una unión atornillada, simple de preparar y que garantiza un aseguramiento eficaz de la unión atornillada, particularmente dentro de un avellanado.

El objetivo se resuelve partiendo de una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza conforme al término genérico de la Reivindicación 1 en relación con sus propiedades características. Las siguientes Reivindicaciones dependientes presentan de nuevo beneficiosos perfeccionamientos de la invención.

La invención incluye los conocimientos técnicos de que la tuerca autobloqueante presenta por lo menos un arco de sujeción formado por dos ranuras adyacentes esencialmente paralelas, dispuesto radialmente en la zona de la rosca de la tuerca, para formar un aseguramiento del tornillo en arrastre de fuerza en el desatornillado sobre un correspondiente elemento roscado mediante una deformación plástica de las secciones de filete asociadas radialmente en el interior del arco de sujeción frente a las demás secciones de filete de la tuerca.

La invención ofrece la ventaja de que para el aseguramiento de la unión atornillada no es necesario ningún elemento separado de construcción que sobresalga por encima de las dimensiones geométricas externas básicas del tornillo o sección que las modifique. Para que permanezca completa la forma externa de la tuerca; el arco de sujeción que conforma el aseguramiento del tornillo se puede aplicar de manera sencilla posteriormente a una tuerca. Además, la solución conforme a la invención no requiere ninguna modificación constructiva en un elemento constructivo que presente un avellanado cilíndrico para la introducción de la tuerca. En el desatornillado de la tuerca se lleva a cabo el aseguramiento del tornillo gracias al efecto resorte del arco de sujeción, que se presiona elásticamente en su posición inicial mediante la rosca del elemento roscado. La profundidad de las ranuras radiales adyacentes que forman el arco de sujeción se mide de forma que el resto de sección transversal de la tuerca en esta zona basta aún para garantizar la firmeza necesaria de la unión atornillada. El aseguramiento del tornillo conforme a la invención no obstaculiza además un aflojamiento de la unión atornillada con ayuda de una herramienta, ya que no se obstaculiza por este medio la intervención positiva de una herramienta.

La tuerca consiste preferentemente en un segmento de hembra roscada con rosca interior, a la que se une coaxialmente una sección clave que colabora positivamente con una herramienta para el giro de la tuerca. Este tipo de tuerca especial se puede beneficiosamente colocar dentro de un avellanado ahorrando espacio. Se puede lograr un aseguramiento especialmente eficaz del tornillo con al mismo tiempo una óptima desatornillabilidad de la tuerca sobre un correspondiente elemento roscado, de forma que por lo menos se disponga un arco de sujeción en la zona terminal del segmento de hembra roscada que encara la sección clave. Para esto, el arco de sujeción se localiza esencialmente entre el segmento de hembra roscada y la subsiguiente sección clave coaxial respecto a éste. La sección clave puede diseñarse como hexágono circunscrito o inscrito. Particularmente para la ubicación de la tuerca dentro de un avellanado resulta sin embargo apropiado un hexágono inscrito, que coopera de forma habitual con una llave Allen como herramienta para el apretado o aflojamiento de la tuerca.

Conforme a otra medida de mejora de la invención, se lleva a cabo la deformación plástica por compresión del arco de sujeción de la tuerca en dirección radial. El arco de sujeción puede en este caso, por un lado, diseñarse como arco cerrado, efectuándose la compresión preferentemente mediante aplicación radial de fuerza esencialmente central sobre el arco cerrado; por otra parte, puede el arco de sujeción diseñarse también como arco abierto, efectuándose en este caso la compresión preferentemente mediante aplicación radial de fuerza sobre la zona terminal del arco abierto. La deformación plástica del arco de sujeción producida por la compresión radial tiene que realizarse en la medida de que aún sea posible un desatornillado de la tuerca sobre el correspondiente elemento roscado; por otra parte, la compresión tiene también que ser mayor que el ajuste holgado existente entre la rosca del elemento roscado y la rosca de la tuerca, para alcanzar generalmente un efecto de aseguramiento.

De forma alternativa a la variante antes descrita puede realizarse también la deformación plástica del arco de sujeción en dirección axial mediante flexión. Si el arco de sujeción se diseña como arco cerrado, puede elaborarse una deformación plástica de forma óptima mediante aplicación axial de fuerza esencialmente central sobre el arco cerrado. Si el arco de sujeción se diseña en cambio como arco abierto, se facilita la deformación plástica preferentemente mediante una aplicación axial de fuerza sobre la zona terminal del arco abierto. En el caso en que el arco de sujeción consista en dos arcos parciales abiertos adyacentes, puede obtenerse un aseguramiento del tornillo en arrastre de fuerza especialmente eficaz, de forma que los arcos parciales se curven mutuamente.

La tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza antes descrita generalmente se elabora preferentemente mediante un procedimiento, por el que se elabora por serrado por lo menos un arco de sujeción de dos ranuras adyacentes. Entonces puede realizarse acto seguido la flexión y/o compresión axial o radial del arco de sujeción, para producir la deformación plástica. En el caso en que deba elaborarse un arco abierto, se puede producir éste de manera sencilla, de forma que antes del serrado de las ranuras se practique un orificio radial de paso por ambos lados o centralmente en la zona del arco cerrado. Alternativamente a esto, el arco abierto se puede elaborar también mediante troquelado o similares.

Otras medidas de mejora de la invención se explican a continuación en profundidad junto con la descripción de los ejemplos de ejecución preferidos de la invención mediante las Figuras. Muestran:

La Fig. 1, una sección transversal de una parte de una rueda de rail, a la que se fijan por ambos lados los discos de freno de la rueda a través de la unión atornillada desmontable conforme a la invención,

La Fig. 2a, una vista de perfil de una tuerca autobloqueante conforme a un primer ejemplo de ejecución,

La Fig. 2b, una vista en planta de la tuerca acorde a la Fig. 2a,

La Fig. 2c, una sección transversal de la tuerca conforme a la Fig. 2a en la zona del arco de sujeción,

La Fig. 3a, una vista de perfil de una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza conforme a un segundo ejemplo de ejecución,

La Fig. 3b, una vista en planta de la tuerca acorde a la Fig. 2a,

La Fig. 3c, una sección transversal de la tuerca acorde a la Fig. 3a en la zona del arco de sujeción,

La Fig. 4a, una vista de perfil de una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza conforme a un tercer ejemplo de ejecución,

La Fig. 4b, una vista en planta de la tuerca acorde a la Fig. 4a,

La Fig. 4c, otra vista de perfil de la tuerca acorde a la Fig. 4a,

La Fig. 5a, una vista de perfil de una tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza conforme a un cuarto ejemplo de ejecución,

La Fig. 5b, una vista en planta de la tuerca acorde a la Fig. 5a, y

La Fig. 5c, otra vista de perfil de la tuerca acorde a la Fig. 5a.

Conforme a la Fig. 1, se fijan por ambos lados de una rueda de rail 1 dos discos de freno de la rueda 2a y 2b. A través de la rueda de rail 1, así como de los discos de freno de la rueda 2a y 2b discurre un orificio de paso 3, a través del que se extiende un elemento roscado 4 en forma de tornillo hexagonal inscrito con cabeza cilíndrica 5. El elemento roscado 4 está provisto por el extremo opuesto a la cabeza del tornillo 5 de una tuerca autobloqueante 6. Una escotadura 7a del lado de la superficie frontal en la cabeza del tornillo 5 sirve para la intervención positiva de una herramienta no representada para el apretado y aflojamiento de la unión atornillada; una escotadura correspondiente 7b está asimismo provista del lado de la superficie frontal de parte de la tuerca autobloqueante 6. El orificio de paso 3 se provee en cada caso por el extremo de un avellanado cilíndrico 8a en el disco de freno de la rueda 2a así como de un avellanado cilíndrico 8b en el disco de freno de la rueda 2b, para alojar la cabeza del tornillo 5 y/o la tuerca 6. Para el aseguramiento en arrastre de fuerza de la tuerca 6 presenta ésta un arco de sujeción 9 que discurre radialmente.

Conforme a la Fig. 2 se forma el arco de sujeción 9 de la tuerca 6 mediante dos ranuras paralelas adyacentes 10a, 10b. El arco de sujeción 9 se dispone radialmente en la zona de la rosca 11 de la tuerca 6. La tuerca 6 consiste esencialmente en un segmento de hembra roscada 12 con la rosca 11, que se une coaxialmente a una sección clave 13. La sección clave 13 se provee de la escotadura 7b, que conforme a la Fig. 2b se conforma como hexágono inscrito. A través de la escotadura en forma de hexágono inscrito 7b puede apretarse o soltarse la tuerca 6 con una llave Allen como herramienta. Acorde a la Fig. 2c, el arco de sujeción 9 dispuesto en la zona des rosca 11 de la tuerca se comprime en dirección radial. La compresión efectúa una deformación plástica de la sección de filete 11a asociada radialmente en el interior del arco de sujeción 9 frente a la otra sección de filete 11b de la tuerca 6, que garantiza un aseguramiento en arrastre de fuerza del tornillo durante el desatornillado de la tuerca 6 sobre un correspondiente - no representado aquí - elemento roscado. En este ejemplo de ejecución se diseña el arco de sujeción 9 como arco abierto 9a, realizándose la compresión mediante una aplicación radial de fuerza sobre la zona terminal del arco abierto 9a. El arco abierto 9a se elabora practicando un orificio de paso 14 por el extremo de la zona del arco antes cerrado.

Conforme al ejemplo de ejecución acorde a la Fig. 3a, el arco de sujeción de la tuerca 6 se diseña como arco cerrado 9b. También esta tuerca 6 cuenta con una escotadura 7b, que se diseña conforme a la Fig. 3b en forma de hexágono inscrito, para facilitar el apretado o aflojamiento de la tuerca 6 con una herramienta - no representada aquí -. De lo contrario, se ajusta la tuerca 6 conforme a este ejemplo de ejecución a los ejemplos de ejecución antes expuestos. El cerrado arco 9b de la tuerca 6 se comprime conforme a la Fig. 3c mediante la aplicación radial de fuerza central, para crear en el desatornillado de la tuerca 6 sobre un elemento roscado - no representado aquí - un aseguramiento en arrastre de fuerza del tornillo.

En referencia al ejemplo adicional de ejecución acorde a la Fig. 4a se lleva a cabo la deformación plástica del arco de sujeción 9c aquí existente mediante flexión en dirección axial. El arco de sujeción se diseña aquí como arco cerrado 9c. El apretado y aflojamiento de la tuerca 6 se lleva a cabo acorde a la Fig. 4b a través de la escotadura 7b diselada en forma de hexágono inscrito. Conforme a la Fig. 4c el arco cerrado de sujeción 9c se deforma plásticamente por aplicación axial de fuerza esencialmente central en dirección de la escotadura 7b, de forma que la ranura 10b queda más estrecha que la ranura 10a.

Conforme al último ejemplo de ejecución acorde a la Fig. 5a se provee aquí un arco de sujeción 9d, deformado axialmente. La tuerca 6 presenta aquí conforme a la Fig. 5b asimismo una escotadura en forma de hexágono inscrito 7b para la intervención de una herramienta apropiada. En referencia a la Fig. 5c, el arco 9d deformado axialmente se construye en dos piezas. Un semiarco derecho 9d se deforma axialmente en sentido contrario que un semiarco izquierdo 9d, lo que garantiza un efecto de sujeción especialmente bueno para el aseguramiento de una unión atornillada.

La presente invención no se limita a los ejemplos preferidos de ejecución antes descritos. Antes bien, se pueden concebir más modificaciones de los mismos, que están cubiertas por el el alcance de protección de las Reivindicaciones especificadas a continuación.

Resulta particularmente concebible prever más de un arco de sujeción en la zona de la rosca de la tuerca para aumentar el efecto de sujeción. Evidentemente no debería practicarse más de un arco de sujeción con respecto a la misma sección transversal, para no hacer peligrar la firmeza de la tuerca a causa de una sólo pequeña sección transversal resultante por este medio. El elemento roscado que colabora con la tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza diseñada acorde a la invención puede diseñarse, por ejemplo, al estilo de un tornillo corriente con hembra hexagonal o como perno roscado o similares.

Lista de símbolos de referencia

1

Rueda de rail

2

Disco de freno de la rueda

3

Orificio de paso

4

Elemento del tornillo

5

Cabeza del tornillo

6

Tuerca

7

Escotadura

8

Avellanado

9

Arco de sujeción

10

Ranura

11

Rosca

12

Sección de casquillo roscado

13

Sección clave

14

orificio de paso

Claims (8)

1. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza para una unión atornillada, particularmente para la sujeción de un disco de freno a una rueda de rail, que presenta por lo menos un arco de sujeción (9) formado por dos ranuras adyacentes esencialmente paralelas (10a, 10b), dispuesto radialmente en la zona de la rosca (11) de la tuerca (6), caracterizada porque la tuerca (6) consiste en una sección de casquillo roscado (12) con la rosca (11), unida coaxialmente por una sección clave (13) que colabora positivamente con una herramienta para el giro de la tuerca (6), disponiéndose por lo menos un arco de sujeción (9) en la zona terminal de la sección de casquillo roscado (12) que encara la sección clave (13), y mediante una deformación plástica de las secciones de filete (11a) asociadas radialmente en el interior del arco de sujeción (9) frente a las restantes secciones de filete (11b) de la tuerca (6).

2. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 1, caracterizada porque la sección clave (13) se diseña al estilo de un hexágono circunscrito o inscrito.

3. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 1, caracterizada porque la deformación plástica del arco de sujeción (9) se lleva a cabo mediante compresión en dirección radial.

4. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 3, caracterizada porque el arco de sujeción (9) se diseña como arco abierto (9a) y la compresión se realiza mediante una aplicación radial de fuerza sobre la zona terminal del arco abierto (9a).

5. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 3, caracterizada porque el arco de sujeción (9) se diseña como arco cerrado (9b) y la compresión se efectúa mediante aplicación radial de fuerza esencialmente central sobre el arco cerrado (9b).

6. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 1, caracterizada porque la deformación plástica del arco de sujeción (9) se lleva a cabo mediante flexión en dirección axial.

7. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 6, caracterizada porque el arco de sujeción (9) se diseña como arco cerrado (9c) y la flexión se efectúa mediante aplicación axial de fuerza esencialmente central sobre el arco cerrado (9c).

8. Tuerca autobloqueante en arrastre de fuerza acorde a la Reivindicación 6, caracterizada porque el arco de sujeción (9) se diseña como abierto arco (9a) y la flexión se realiza mediante una aplicación axial de fuerza sobre la zona terminal del arco abierto (9a).