ES2315809T3 - Medio de sujecion para su montaje en un material de chapa. - Google Patents
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Abstract
Una tuerca cautiva para su montaje sobre un panel (113) de un vehículo, estando la tuerca (101), en uso, cautiva dentro de una abertura (115) del panel (113) y teniendo una porción tubular interior (127) para recibir un medio de sujeción y estando la porción tubular interior (127) abierta en un extremo (129) y cerrada en el otro extremo (135), caracterizada por ser deformables una brida periférica (105) situada sobre un extremo abierto de la porción tubular interior (127) y una porción tubular exterior (125) situada alrededor de la periferia exterior del otro extremo cerrado (135) de la porción tubular (127) interior, para atrapar un perímetro (155) de la abertura (115) del panel (113) entre la brida periférica (105) y la porción tubular exterior (125).
Description
Medio de sujeción para su montaje en un material
de chapa.
La presente invención se refiere a un medio de
sujeción cautivo dispuesto para ser fijado a un material de chapa.
Más concretamente se refiere a una tuerca cautiva que está
especialmente indicada para su uso cuando se requiere un punto de
montaje estanco al agua, como por ejemplo en un panel del techo de
un vehículo para sujetar una baca, o en el panel del suelo del
vehículo.
El documento
GB-A-1 474 766 describe una tuerca
que se fija a un componente de chapa metálica mediante una
operación de estampación. La tuerca tiene un extremo tubular que es
introducido a presión dentro de una abertura de la chapa metálica,
deformando el reborde de la abertura hasta adoptar una forma
cilíndrica para abarcar la periferia de la tuerca. El extremo
tubular es girado alrededor del reborde para asegurar la tuerca
impidiendo su retirada, mientras que una brida situada en el otro
extremo de la tuerca impide que la tuerca sea empujada
completamente a través de la abertura. Dichas tuercas se
comercializan por los actuales solicitantes bajo la marca
FLANGEFORM. Un procedimiento alternativo para fijar tuercas a un
material de chapa es soldar una tuerca estándar al material de
chapa. Sin embargo, la soldadura está menos indicada para un proceso
de montaje automatizado de material de chapa que gira entorno a una
prensa, produce gases perjudiciales y tiene también un efecto
colateral indeseable por dañar por efecto del calor de la soldadura
el material de chapa.
Las Figuras 1 y 2 muestran unas tuercas cautivas
de la técnica anterior que se utilizan en una prensa similar a la
descrita en el documento GB-A-1 474
766. Cuando estas tuercas son introducidas a presión en una abertura
de un material de chapa, el material de chapa situado alrededor de
la abertura se deforma y las estrías que se extienden desde la
periferia de la tuerca mellan el material de chapa para ofrecer
resistencia a la rotación de la tuerca. Las Figuras 3 y 4 muestran
una versión con alto par de torsión de la tuerca cautiva y la
diferencia entre esta tuerca y la tuerca de las Figuras 1 y 2 es
que las estrías son mayores que las estrías de la tuerca cautiva de
las Figuras 1 y 2, proporcionando más resistencia a la rotación de
la tuerca situada en la abertura. Cuando las estrías muerden el
material de chapa, la costura entre la tuerca y el material de chapa
no es estanca al agua, resultando estas tuercas inadecuadas para su
uso como puntos de fijación donde se requiere la
impermeabilización.
Las tuercas 1 están compuestas por una porción
tubular 3 con una brida 5 que se extiende radialmente desde un
extremo 7 de la porción tubular 3. Hay seis aristas 9 separadas a
intervalos regulares alrededor de la porción tubular 3,
extendiéndose las aristas radialmente desde la porción tubular 3
hasta la brida 5.
La Figura 5 es una vista en sección a través de
una prensa 11 en la cual la tuerca 1 de la Figura 1 ha sido fijada
a un material de chapa metálica 13. El material de chapa 13 situado
alrededor de la abertura 15 a través de la cual la tuerca 1 es
presionada, es deformado hasta formar un collarín 17 y los extremos
19 de la porción tubular 3 de la tuerca 1 son deformados para
contraer el extremo 21 del collarín 17. Las aristas 9 muerden el
collarín 17, ofreciendo resistencia a la rotación de la tuerca 1
cuando se aplica una fuerza rotatoria sobre la tuerca 1, por
ejemplo al atornillar un perno dentro de la tuerca 1.
Las aristas 9 de la tuerca 1 de las Figuras 3 y
4 son de mayor tamaño que las aristas 9 de la tuerca 1 de las
Figuras 1 y 2, proporcionando de esta forma una resistencia
rotatoria mayor que la tuerca 1 de las Figuras 1 y 2, por lo cual
la tuerca 1 de las Figuras 3 y 4 se utiliza en aplicaciones de par
de torsión más alto. El interior 37 de la tuerca 1 está roscado de
forma que puede fijarse a ésta un perno o elemento similar.
Cuando las aristas 9 de la tuerca 1 de las
Figuras 1 a 4 muerden el collarín 17 la costura 23 situada entre la
tuerca 1 y el collarín 17 no es estanca al agua. Con el fin de
conseguir que la costura 23 sea estanca al agua se ha descubierto
que es necesario reducir el tamaño de las aristas 9, mordiendo de
esta forma el collarín 17 menos que las estrías 9 de la tuerca 1 de
las Figuras 1 a 4. Sin embargo, debe tenerse cuidado al reducir el
tamaño de las estrías 9 para que las estrías 9 sigan proporcionando
la suficiente resistencia a la fuerza rotatoria.
Puede utilizarse una baca sobre un vehículo para
incrementar la capacidad de transporte del vehículo. Existen
diversos procedimientos para fijar una baca a un vehículo.
Generalmente se disponen unos puntos de fijación para facilitar la
fijación de una baca. Los puntos de fijación pueden típicamente
consistir en una brida o un rebajo que discurre a lo largo de ambos
lados longitudinales del techo. A menudo estas bridas están ocultas
por una tira de goma o por una tira de plástico con unas solapas que
se corren hacia atrás para dejar al descubierto la brida. En
general estos puntos de fijación o tiras de cobertura pueden estar
ocultas y los diseñadores de coches a menudo intentan disfrazar
estos puntos de fijación.
El documento
US-A-4036098 muestra un medio de
sujeción destinado a una pared en el cual un tubo exterior tiene
una abertura en un extremo de apoyo sobre la pared, insertándose el
tubo a través de una abertura de la pared. Dentro del tubo, un tubo
interior que tiene un calibre roscado está fijado al extremo
exterior del tubo exterior y, en uso, es traccionado hacia el
extremo embridado para deformar el tubo exterior y atrapar la pared
entre la brida y el tubo exterior deformado.
Constituye un objetivo de la invención
proporcionar un punto de fijación mejorado para la baca de un
vehículo.
Constituye otro objetivo de la presente
invención proporcionar una tuerca cautiva que constituya un cierre
estanco al agua con un material de chapa ofreciendo al tiempo
resistencia cuando un perno u otro dispositivo es atornillado a
aquél.
La invención proporciona una tuerca cautiva para
su montaje en un panel de un vehículo, de acuerdo con lo expuesto
en la reivindicación 1.
La tuerca de la invención puede proporcionar un
punto de fijación que pasa inadvertido de forma que no afecta a la
apariencia y/o las propiedades aerodinámicas del vehículo. El punto
de fijación puede también ser estanco al agua para impedir la
entrada de agua más allá del panel del techo del vehículo.
La tuerca de la invención puede también estar
montada en una plataforma del suelo del vehículo, por ejemplo para
recibir los montajes de los asientos, los raíles u otro
equipamiento.
Las referencias a un vehículo se refieren
especialmente a los automóviles, especialmente a los "coches"
-vehículos de uso doméstico y familiar- o furgonetas, pero la
invención puede utilizarse en otros tipos de vehículos por ejemplo
autobuses o camiones.
Puede disponerse una pluralidad de aristas en
una unión entre un lado inferior de la brida que se apoya en el
panel en uso y la superficie exterior de la falda.
La longitud de la arista en dirección paralela
al eje de la porción tubular exterior puede oscilar entre 0,75 y
1,5 veces en la altura de la arista en la dirección perpendicular al
eje de la porción tubular exterior.
La longitud de la arista en dirección paralela
al eje de la porción tubular exterior puede ser sustancialmente la
misma que la altura de la arista en dirección perpendicular al eje
de la porción tubular exterior.
El grosor de una arista puede oscilar entre 0,3
y 0,7 veces la altura de la arista en dirección perpendicular al
eje de la porción tubular exterior. El grosor de la arista puede
oscilar entre 0,4 y 0,6 veces la altura de la arista en dirección
perpendicular al eje de la porción tubular exterior. El grosor de
una arista puede ser sustancialmente la mitad de la altura de la
arista en dirección perpendicular al eje de la porción tubular
exterior.
La porción tubular exterior puede tener un
filete de rosca interno.
Pueden disponerse diez o más aristas.
Otros aspectos y características preferentes de
la invención se pondrán de manifiesto mediante las reivindicaciones
que se acompañan y la reivindicación subsecuente.
A continuación se describirán determinadas
formas de realización de la invención, a modo de ejemplo, con
referencia a los dibujos que se acompañan
La Figura 1 es una vista desde un extremo de una
tuerca cautiva de la técnica anterior;
la Figura 2 es una vista en corte a lo largo de
la línea II-II de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista desde un extremo de una
tuerca cautiva con alto par de torsión de la técnica anterior;
la Figura 4 es una vista en corte a lo largo de
la línea IV-IV de la Figura 3;
la Figura 5 es una vista en corte a través de
una prensa en la cual la tuerca de la Figura 1 ha sido fijada a un
material de chapa;
la Figura 6 es una vista desde un extremo de una
tuerca cautiva de acuerdo con la presente invención;
la Figura 7 es una vista en corte a lo largo de
la línea VII-VII de la Figura 6;
la Figura 8 es un extremo de vista desde el otro
extremo de la tuerca cautiva de la Figura 6;
la Figura 9 es una vista desde un extremo de un
troquel para prensar la tuerca cautiva de la Figura 6;
la Figura 10 es una vista en corte a lo largo de
la línea X-X de la Figura 9; y
la Figura 11 es un corte a través de la tuerca
de la Figura 6 que ha sido prensada hasta convertirse en un
material de chapa metálica.
las Figuras 6 a 8 muestran un medio de sujeción
cautivo 101 de acuerdo con una forma de realización preferente de
la invención. La tuerca 101 está compuesta por una porción tubular
exterior 125, conocida como vaina, y una porción tubular interna
127, conocida como espiga, que está unida a la porción tubular
exterior 125 por un primer extremo 129. Una brida 105 se extiende
radialmente desde el primer extremo 129 de la tuerca 101. La
cavidad 131 de la porción tubular interior 127 tiene un filete de
rosca 133 dentro del cual puede atornillarse una fijación como por
ejemplo un perno o elemento similar. Puede disponerse dentro de la
cavidad 131 de la porción tubular interior 127 un medio alternativo
para su fijación al medio de sujeción, como por ejemplo una
disposición de encaje a presión o un dispositivo de expansión que
encaje con un recorte inferior. A diferencia la cavidad 137 de la
tuerca 101 de las Figuras 1 a 4, en nuestra forma de realización
preferente la porción tubular interior 127 está cerrada en un
extremo 135, determinando la estanqueidad de la porción tubular
interior 127 incluso cuando no hay situada ninguna fijación o tapón
obturador en la cavidad.
Las aristas 109 de la tuerca 101 han sido
reducidas de tamaño en comparación con las aristas 109 de las
tuercas 101 de la técnica anterior de las Figuras 1 a 4. La
longitud l de una arista 109 en dirección paralela al eje
Y-Y de la porción tubular exterior 125 oscila
típicamente entre la mitad y dos veces la altura h de la
arista 109 en dirección perpendicular al eje Y-Y de
la porción tubular exterior 125. Preferentemente la longitud
l de una arista 109 en dirección paralela al eje
Y-Y de la porción tubular exterior 125 oscila entre
0,75 y 1,5 veces la altura h de la arista 109 en dirección
perpendicular al eje Y-Y de la porción tubular
exterior 125. También preferentemente, como en esta forma de
realización, la longitud l de las aristas 109 en dirección
paralela al eje Y-Y de la porción tubular exterior
125 es sustancialmente la misma que la altura h de la arista
109 en dirección perpendicular al eje Y-Y de la
porción tubular exterior 125.
El grosor t de las aristas 109 también se
ha reducido. Típicamente el grosor t de las aristas es de
0,3 a 0,7 veces la altura h de una arista 109 en dirección
perpendicular al eje Y-Y de la porción tubular
exterior 125. Preferentemente el grosor t de las aristas es
de 0,4 a 0,6 veces la altura h de una arista 109 en
dirección perpendicular al eje Y-Y de la porción
tubular exterior 125. También preferentemente, como en esta forma
de realización, el grosor t de las aristas es sustancialmente
la mitad de la altura h de una arista 109 en dirección
perpendicular al eje Y-Y de la porción tubular
exterior 125.
Para compensar la fuerza de resistencia reducida
suministrada por las aristas de menor tamaño 109, el número de
aristas 109 es preferentemente de al menos 10, y en este caso doce.
Cuando una tuerca 101 de un tamaño de cuerpo M8 es fijada a un
material de chapa 113 con un grosor de 1,0 mm, resiste una fuerza de
giro de 30 Nm.
En el ejemplo concreto mostrado, el hilo de
rosca 133 tiene un tamaño M6, el diámetro exterior de la brida 105
es de aproximadamente 17,5 mm y el diámetro exterior de la vaina 125
es de aproximadamente 13,3 mm. Las aristas 109 tienen una longitud
axial l y una profundidad radial h de aproximadamente 2 mm. Puede
apreciarse que la unión 148 entre la brida 105 y la pared exterior
de la vaina 125 está en pendiente o es cónica. Las alturas
preferentes h de las aristas 109 de las aristas 109 son de 1
mm a 3 mm, más preferentemente de 1,5 mm a 2,5 mm y las
profundidades preferentes l están en la proporción
anteriormente referida.
Las Figuras 9 y 10 muestran un troquel 139
utilizado para prensar la tuerca 101 de las Figuras 6 a 8 dentro de
una abertura de la chapa metálica y la Figura 11 muestra una chapa
metálica a la que se ha fijado una tuerca 101 utilizando este
troquel 139. Una abertura 115 es taladrada, cortada o estampada en
una pieza de la chapa metálica 113. La chapa metálica 113 puede ser
un miembro de un cuerpo de un panel de un vehículo, concretamente
de un automóvil, como por ejemplo un panel del techo o un panel del
suelo del vehículo. La tuerca 101 está situada en posición opuesta
a la abertura y es prensada a través de la abertura para deformar el
reborde 151 de la abertura, constituyendo de esta forma un collarín
117 alrededor de la porción periférica 147 de la porción tubular
exterior 125 situada en posición adyacente a la brida 103. La
porción tubular interior 127 de la tuerca 101 se alinea con un
calibre 141 del troquel 139 y la porción tubular exterior 125 es
deformada por una porción anular cóncava 143 situada sobre la cara
presionante 145 del troquel 139 para formar un lóbulo anular 153
que abarca el extremo 155 del collarín 117, emparedando de esta
forma la chapa metálica 113 entre el lóbulo 153 y la brida 105 de
la tuerca 101. El lóbulo anular 153 retorna alrededor del extremo
155 del collarín 117, potenciando la resistencia del medio de
sujeción 101 a ser traccionado fuera de la chapa metálica 113. La
costura 157 situada entre la tuerca 101 y la chapa metálica 113 es
estanca al agua. La embutición puede llevarse a cabo en una prensa
estándar. La mejor manera de determinar las dimensiones relativas
del diámetro exterior de la tuerca 103, de la abertura 115 y del
grosor de la chapa metálica es mediante probaturas, como saben los
expertos en la técnica, pero una guía aproximada puede encontrarse
en nuestra página web
www.bas-components.co.uk/products/flangetechnical.html.
En una forma de realización particularmente
preferente, la tuerca 101 de las Figuras 6 a 8 se fija dentro de
una chapa metálica que va a utilizarse como panel de techo de un
vehículo para constituir un punto de fijación de una baca. La
tuerca insertada 101, que forma un cierre estanco al agua con el
panel, impedirá que el agua de lluvia etc., penetre en el panel del
techo entre el punto de unión entre la tuerca y el panel. Un tapón
obturador puede utilizarse para cerrar herméticamente la cavidad 131
cuando no está situada una fijación. Preferimos cerrar el extremo
de la cavidad, constituyendo un calibre ciego para asegurar que no
penetre agua a través de la cavidad 131. La cara expuesta 149 de la
brida 105 de la tuerca 101 puede ser pintada del mismo color que
los paneles del coche y un tapón retirable 159 pintado del mismo
color puede insertarse en el interior 131 de la porción tubular
interior 127 para obtener una superficie plana. El tapón 159 puede
ser un tornillo roscado atornillado en el hilo de rosca 133 del
calibre roscado 131. Un tornillo con un casquillo hexagonal en la
cabeza del tornillo es preferente para el obturador 159. El
obturador 159 puede constituir per se la fijación para fijar
la baca o puede disponerse un tornillo o un perno separado. Dicho
punto de fijación pasa inadvertido y es estanco al agua y puede
fácilmente cubrirse mediante una guarnición o elemento similar. Las
tuercas pueden ser fijadas al panel del techo durante la estampación
del panel, antes de su instalación sobre el resto del cuerpo del
vehículo.
Según se expuso anteriormente, la tuerca 101
está también especialmente indicada para su montaje en un panel de
un suelo de un vehículo, proporcionando un punto de fijación estanco
al agua.
La presente invención ha sido descrita en los
párrafos anteriores a modo de ejemplo, pudiendo llevarse a cabo
determinadas modificaciones dentro del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (12)
1. Una tuerca cautiva para su montaje sobre un
panel (113) de un vehículo, estando la tuerca (101), en uso, cautiva
dentro de una abertura (115) del panel (113) y teniendo una porción
tubular interior (127) para recibir un medio de sujeción y estando
la porción tubular interior (127) abierta en un extremo (129) y
cerrada en el otro extremo (135), caracterizada por ser
deformables una brida periférica (105) situada sobre un extremo
abierto de la porción tubular interior (127) y una porción tubular
exterior (125) situada alrededor de la periferia exterior del otro
extremo cerrado (135) de la porción tubular (127) interior, para
atrapar un perímetro (155) de la abertura (115) del panel (113)
entre la brida periférica (105) y la porción tubular exterior
(125).
2. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la porción tubular
exterior (125) es deformable para girar alrededor de un borde (155)
de la abertura (115) del panel.
3. Una tuerca cautiva de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque una pluralidad
de estrías (109) está dispuesta en una unión entre un lado inferior
de la brida (105) que se apoya, en uso, en el panel (113) y una
superficie exterior (147) de la porción tubular exterior (125).
4. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizada porque la longitud de una
estría (109) en dirección paralela a un eje (y-y)
de una porción tubular exterior (125) oscila entre la mitad y dos
veces la altura de la estría en dirección perpendicular al eje
(y-y) de la porción tubular exterior (125).
5. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizada porque la longitud (1) de la
estría (109) en dirección paralela al eje (y-y) de
la porción tubular exterior (125) oscila entre 0,75 y 1,5 veces la
altura (h) de la estría (109) en dirección perpendicular al eje
(y-y) de la porción tubular exterior (125).
6. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque la longitud (1) de una
arista (103) en dirección paralela al eje (y-y) de
la porción tubular exterior (125) es sustancialmente la misma que
la altura (h) de la estría (109) en dirección perpendicular al eje
(y-y) de la porción tubular exterior (125).
7. Una tuerca cautiva de acuerdo con las
reivindicaciones 4, 5 o 6, caracterizada porque el grosor (t)
de una estría (109) oscila entre 0,3 y 0,7 veces la altura (h) de
la estría (109) en dirección perpendicular al eje
(y-y) de la porción tubular exterior (125).
8. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizada porque el grosor (t) de una
estría (109) oscila entre 0,4 y 0,6 veces la altura (h) de la
estría (109) en dirección perpendicular al eje (y-y)
de la porción tubular exterior (125).
9. Una tuerca cautiva de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizada porque el grosor (t) de una
estría (109) es sustancialmente la mitad de la altura (h) de la
estría (109) en dirección perpendicular al eje (y-y)
de la porción tubular exterior (125).
10. Una tuerca cautiva de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizada
porque hay diez o más estrías (109).
11. Una tuerca cautiva de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada
porque la porción tubular interior (139) tiene un filete de rosca
interno (133).
12. Un panel de vehículo (113) que tiene una
abertura (115) conformada en su interior y una tuerca cautiva (101)
de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque la tuerca cautiva (101) está montada
dentro de la abertura (115) y la porción tubular exterior (125) está
deformada para atrapar el perímetro (155) de la abertura (115)
entre la brida periférica (105) y la porción tubular exterior
(125).
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