ES2456332T3 - Tuerca perforadora no redonda - Google Patents

Abstract

Tuerca perforadora con una cabeza (11) y un vástago (13) más estrecho y desplazado hacia atrás con respecto a alrededor de un hombro circunferencial (9), presentando el vástago (13) un contorno de perforación no redondo (1), caracterizada porque el vástago (13) presenta una circunferencia exterior ovalada, presentando la cabeza (11) un contorno exterior poligonal o redondo.

Description

Tuerca perforadora no redonda.

I. Campo de aplicación

La invención se refiere a tuercas perforadoras tales como las conocidas, por ejemplo, por las patentes DE1575187, así como DE3626466.

Tales tuercas perforadoras, configuradas según el preámbulo de la reivindicación 1, son conocidas por las patentes GB1205605, US2005/0180838, DE1400934 o US3,878,598.

II. Antecedentes técnicos

En este caso, la tuerca perforadora se inserta a presión en una chapa no punzonada previamente y actúa aquí como punzón que corta un tapón en la chapa.

La fuerza opuesta se aplica aquí mediante una matriz que apoya la chapa en el lado, opuesto a la tuerca perforadora, alrededor del tapón que se va a perforar.

Para conseguir la fijación resistente al giro necesaria de la tuerca perforadora en la chapa, la parte de vástago de la tuerca perforadora, que se introduce en la chapa, está dotada de una circunferencia exterior poligonal no redonda, mientras que la matriz presenta un diámetro redondo para no tener que mantener una posición de giro determinada de la tuerca perforadora durante la perforación y la inserción a presión.

En principio, las llamadas tuercas perforadoras, en las que durante el proceso de inserción a presión de la tuerca en la chapa se deforma sólo la chapa, pero no la propia tuerca, se han de diferenciar de las llamadas tuercas remachables, de configuración similar, en las que durante el proceso de inserción a presión se deforma también la tuerca, parcialmente de manera adicional a la chapa, en la mayoría de los casos en el extremo libre de la zona del vástago. Uno de los parámetros característicos esenciales en este tipo de tuercas perforadoras es la capacidad de par de giro que puede soportar la tuerca insertada a presión antes de girar en la chapa.

Esto se consigue preferentemente mediante una unión por arrastre de forma entre la tuerca y la chapa, por una parte, mediante la configuración poligonal de la parte de vástago y, por otra parte, mediante las elevaciones en la superficie del hombro de la tuerca, en las cuales el material de chapa circundante se apoya lo mejor posible como resultado de la fluencia de la chapa durante la inserción a presión.

Sin embargo, en la práctica se ha comprobado que esta fluencia se ha infravalorado, incluso teniendo en cuenta que en la industria procesadora se utilizan actualmente tipos de chapas cada vez más duras y, por consiguiente, con una mayor fragilidad y, por consiguiente, con una menor capacidad de fluencia.

III. Presentación de la invención

a) Objetivo técnico

Por tanto, el objetivo de la invención es crear un dispositivo de tuerca perforadora, así como una tuerca perforadora utilizable al respecto, cuyo par de separación sea lo más grande posible después de la inserción a presión en una chapa.

b) Consecución del objetivo

Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones secundarias se derivan modos de realización ventajosos.

Debido a la sección transversal ovalada del vástago de la tuerca perforadora al menos en el contorno de perforación, en particular también en el contorno de presión, así como en particular un contorno interior no redondo, adaptado a esto, de la matriz utilizada, se produce una unión por arrastre de forma, resistente a una separación, entre el vástago de la tuerca perforadora y la chapa durante la perforación, sin llevarse a cabo procesos de fluencia de la chapa hacia el interior de muescas, cavidades o zonas aplanadas de la tuerca perforadora.

De esta manera se consigue también una seguridad contra el giro si la chapa utilizada es muy dura y frágil y, por consiguiente, su capacidad de fluencia es relativamente pequeña.

Este contorno ovalado es preferentemente un contorno sin resalto que se prolonga preferentemente también por encima del contorno de presión hacia la cabeza de la tuerca perforadora, de tal modo que se extiende esencialmente a todo lo largo del vástago.

La unión por arrastre de forma está presente así en toda la altura de la unión activa entre el vástago de la tuerca perforadora y la chapa y, por consiguiente, la seguridad contra torsión es particularmente elevada.

En este caso se deberá conocer el contorno exterior ovalado del vástago en relación con su posición de giro respecto a la cabeza de la tuerca perforadora para poder colocar el vástago ovalado, por ejemplo, en una posición de giro correspondiente respecto al diámetro interior análogo, particularmente no redondo, de la matriz antes de introducirse la tuerca perforadora en la chapa.

Esto resulta conveniente para poder adaptar lo más posible el tamaño de la matriz al tamaño del vástago, en particular a su contorno de perforación.

Tal alineación de las posiciones de giro se cumple al detectarse la posición de giro del vástago ovalado y al girarse el vástago, es decir, toda la tuerca perforadora, de tal manera que el vástago se alinea con la matriz en relación con su posición de giro.

Si entre el vástago y la cabeza de la tuerca perforadora existe una posición de giro definida, esta detección se puede realizar también en la cabeza de la tuerca perforadora, por ejemplo, mediante el alojamiento por arrastre de forma de la cabeza de la tuerca perforadora en un punzón de presión.

En caso de que no se desee detectar la posición de giro mediante el ajuste por arrastre de forma de la cabeza de la tuerca perforadora en un punzón correspondiente, por ejemplo, porque esto representaría un requisito demasiado grande en relación con la exactitud de la configuración de la cabeza de la tuerca perforadora, el vástago de la propia tuerca perforadora se puede situar en el punto de colocación mediante un dispositivo de alimentación correspondiente, en el que éste se puede alojar por arrastre de forma en relación con su posición de giro, en particular al interactuar el dispositivo de alimentación con la matriz en relación con su posición de giro.

Esto garantiza que el vástago se encuentre en la posición de giro correcta respecto a la matriz, en caso de que el mismo esté alojado por arrastre de forma en el dispositivo de alimentación, porque que es conocida su posición relativa definida respecto a la matriz.

Dado que el punzón, es decir, la superficie frontal libre de la parte de vástago, por una parte, y la matriz que está colocada en el lado opuesto de la chapa y en la cual la tuerca perforadora entra ligeramente al insertarse a presión, presentan contornos circunferenciales correspondientes entre sí y sólo una diferencia de diámetro limitada, el tapón se corta de manera fiable en la parte de chapa y cae a través de la matriz.

La mayor diferencia entre el contorno de la matriz y el contorno de la superficie frontal de la parte de vástago como punzón depende del espesor de la parte de chapa y es de 8/100 a 12/100 mm por mm del espesor de chapa. A este respecto, la superficie frontal libre de la parte de vástago, que actúa como punzón, no ha de representar de ningún modo el contorno exterior máximo de la parte de vástago.

Más bien se ha comprobado que el contorno exterior máximo de la parte de vástago deberá estar presente desplazado hacia atrás a partir de la superficie frontal, y este contorno exterior máximo, el llamado contorno de presión, el cual empuja radialmente hacia fuera el contorno interior producido por el contorno de perforación en la parte de chapa, deberá estar configurado como el resto de la parte de vástago. Entre el contorno de presión mayor y el contorno de perforación frontal discurre un chaflán de presión situado entre 10º y 20º, en particular entre 13º y 17º, de manera inclinada respecto a la dirección axial.

Como longitud axial del chaflán de presión resulta correcta una longitud del 5% al 25%, en particular del 8% al 15%, de la longitud axial de la parte de vástago, así como una desviación angular de 20 a 40º, en particular de 30 a 40º, de la dirección axial.

A este respecto se ha de tener en cuenta además que la longitud axial de la parte de vástago debe ser más pequeña que el espesor de la chapa, en la cual se debe introducir la tuerca perforadora, con el fin de que la tuerca de presión introducida no sobresalga en el lado opuesto del contorno de la parte de chapa y provoque aquí un problema.

A este respecto, la diferencia entre la longitud de vástago y el espesor de chapa no es siempre igual, sino que depende, por una parte, del espesor absoluto de la chapa y, por otra parte, de la combinación de material tuerca perforadora/parte de chapa, en particular del material de la parte de chapa.

Resultan ventajosos los siguientes valores:

Chapa: acero; tuerca: acero

-

longitud de vástago 0,05 a 0,3 mm, en particular 0,05 a 0,1 mm, menor que el espesor de chapa y/o

-

longitud de vástago 1% a 10% menor que el espesor de chapa; la diferencia en % es menor cuanto mayor sea el espesor de chapa.

Chapa: metal ligero; tuerca: acero

-

longitud de vástago 0,1 a 0,4 mm, en particular 0,1 a 0,2 mm, menor que el espesor de chapa y/o

-

longitud de vástago 2% a 15% menor que el espesor de chapa; la diferencia en % es menor cuanto mayor sea el espesor de chapa.

El espesor de chapa es generalmente de 2 a 6 mm.

Mientras que la reducción de la parte de vástago en comparación con la parte de chapa impide de manera fiable que la tuerca introducida sobresalga en el lado trasero de la parte de chapa, se logra una elevada seguridad del proceso en el corte del tapón y su caída, porque la superficie frontal libre de la parte de vástago, o sea, la superficie de presión, no llega sólo al lado superior de la matriz, sino que entra ligeramente en ésta al insertarse a presión la tuerca, lográndose sólo así el corte fiable del tapón, junto con una diferencia de diámetro suficientemente pequeña entre el diámetro exterior del punzón de presión y el diámetro interior de la matriz.

Dado que la parte de vástago de la tuerca perforadora en el estado montado no debe sobresalir en el lado trasero de la chapa, esto sólo se puede conseguir mediante una curvatura circunferencial anular en la superficie frontal de la matriz, cuya extensión axial es mayor que el resto de la superficie frontal libre de la parte de vástago respecto al lado trasero de la chapa en el estado montado.

La extensión axial del diámetro de la matriz es aquí preferentemente menor que la extensión axial del chaflán de presión, de tal modo que el diámetro de matriz seleccionado en la superficie frontal de la matriz deberá ser mayor que el contorno de perforación de la parte de vástago y menor que su contorno de presión.

Para que la capacidad de par de giro de la tuerca introducida no dependa sólo del cierre por arrastre de forma entre el contorno exterior de la parte de vástago y el material adyacente de la parte de chapa, es conocido que el saliente en forma de hombro de la cabeza de tuerca respecto a la parte de vástago no discurra en ángulo recto a la dirección axial, sino en forma de una muesca que desciende inclinada hacia fuera, de modo que en caso de un contorno exterior no redondo de la parte de cabeza, las esquinas del lado inferior en forma de hombro de la parte de cabeza se insertan a presión adicionalmente en el lado superior de la parte de chapa y siguen aumentando la capacidad de par de giro.

Por una parte se ha comprobado que un enganche óptimo entre el hombro y la parte de chapa se consigue si la muesca, que desciende abajo hacia fuera, no discurre hasta el diámetro exterior de la cabeza, sino que se transforma previamente en un chaflán exterior inverso que vuelve a subir arriba hacia fuera. Se consigue el mejor efecto si la extensión radial del chaflán exterior es del 10% al 30%, en particular del 15% al 25%, de la extensión radial del hombro.

Además, la inserción a presión de los resaltos del hombro en la parte de chapa se logra sólo si la parte de cabeza de la tuerca perforadora presenta un contorno exterior poligonal, o sea, si la parte de cabeza, como se reivindica, está moldeada, por ejemplo, como una tuerca octagonal convencional. Sin embargo, en muchas aplicaciones se desean también según la invención partes de cabeza con un contorno exterior redondo, ya que no es necesario colocar una llave o una herramienta similar en la circunferencia exterior debido a la unión resistente al giro con la parte de chapa.

Para provocar también, en este caso el efecto de enganche descrito entre el hombro y la parte de chapa se proponen según la invención dos alternativas:

En caso de un diámetro exterior redondo de la cabeza, la zona de transición entre la muesca que desciende inclinada y el chaflán exterior no discurre a una distancia radial permanente, o sea, asimismo a lo largo de un contorno redondo, sobre el hombro, sino a lo largo de un contorno poligonal, lográndose así a su vez un efecto de enganche.

Sin embargo, se consigue un resultado mejor si el hombro no representa respecto a la dirección axial una superficie con simetría de rotación, sino una superficie ondulada o preferentemente dentada en dirección circunferencial, que puede llegar hasta el diámetro exterior o también sólo hasta la zona de transición al chaflán exterior. El propio chaflán exterior puede ser a su vez una superficie con simetría de rotación, no ondulada o dentada.

Por tanto, la seguridad contra la torsión depende también naturalmente de la extensión radial del hombro, la cual deberá ser mayor cuanto más fina y/o dura sea la parte de chapa.

Precisamente los tipos de chapa altamente resistentes y, por tanto, frágiles, tales como los utilizados de manera creciente en la construcción automovilística, pueden fluir mejor al menos en las zonas más alejadas del punto de acentuación de la fuerza, que los deforma, que cerca de estas zonas, porque con una cantidad creciente de límites intergranulares entre el punto de actuación y la zona de fluencia del material se adiciona también la suma de los desplazamientos a partir de los tamaños de grano individuales.

Dado que el punto de actuación de la fuerza son las superficies de contacto del hombro de la tuerca, por una parte, y el borde de la matriz, por otra parte, la zona del centro de chapa del orificio perforado se encuentra exactamente en el medio, de modo que se consigue aquí la capacidad de fluencia máxima.

La disposición de una o incluso varias ranuras anulares en la circunferencia de vástago proporciona más muescas, hacia las que puede fluir el material de chapa al introducirse la tuerca, y las cuales dificultan la extracción sobre todo axial de la tuerca y también la separación en caso de una ranura anular no circunferencial.

Para conseguir una tuerca con un alojamiento óptimo en la chapa, la curvatura de la matriz debe provocar la fluencia del material de chapa hacia el interior de la muesca en la tuerca. A tal efecto, esta curvatura no puede entrar completamente en la chapa durante el proceso de perforación de la tuerca.

Para evitarlo, cuando no se puede variar el tamaño de la circunferencia exterior de la cabeza de la tuerca, se varía el tamaño del contorno de perforación de la matriz a fin de cumplir a la vez dos requisitos en principio contradictorios:

Por una parte, el contorno de perforación seleccionado de la matriz es tan pequeño que durante la perforación de la tuerca perforadora en la chapa, o sea, hasta que el hombro de la tuerca perforadora llega a la superficie de la chapa, la curvatura de la matriz no ha penetrado aún completamente en la chapa.

Por otra parte, el diámetro seleccionado de la matriz es al menos tan grande que sólo después de introducirse el hombro de la cabeza de tuerca en la chapa, la curvatura de la matriz penetra completamente en la chapa en el lado opuesto, hasta ponerse en contacto con la superficie plana de la matriz.

De manera alternativa o también complementaria al tamaño seleccionado de la matriz se puede seleccionar asimismo un punzón con una brida anular, situada alrededor de la tuerca perforadora, cuya extensión axial está seleccionada de modo que la brida anular se apoya con su superficie frontal sobre la chapa y entra, dado el caso, también en ésta, si la tuerca perforadora ha alcanzado la profundidad de inserción a presión correcta. De este modo, el punzón se apoya con esta brida anular contra la matriz que presenta preferentemente un diámetro exterior de igual tamaño.

Esto presenta ventajas considerables:

Por una parte, se puede controlar la introducción correcta de la tuerca al configurarse una marca de control en la chapa en la zona radial por fuera de la tuerca, específicamente entre la brida anular del punzón y la superficie plana de la matriz.

Además, mediante la brida anular, que también presiona, se optimiza el relleno de la muesca del hombro de la tuerca perforadora, queda definido el recorrido de inserción de la cabeza de tuerca, se mejora la reproducibilidad del proceso de inserción a presión y se mantienen así las fuerzas de expulsión y los pares de separación en un intervalo definido, sin tener que variar la geometría de la tuerca perforadora.

Sin embargo, esto permite sobre todo variar la superficie de presión contra la chapa desde el lado de la cabeza de tuerca y, por tanto, la relación respecto a la superficie del contorno de perforación y la curvatura de la matriz, sin tener que variar esta última.

La guía de la tuerca se mejora al estar el contorno interior de la brida anular en correspondencia lo más exactamente posible con el contorno exterior de la cabeza de tuerca, o sea, en particular al presentar un canto interior hexagonal y/o al guiarse la tuerca lo mejor posible en el interior de un cono o mejor de un pivote de guía central del punzón.

c) Ejemplos de realización

A continuación se describen detalladamente a título de ejemplo modos de realización de la invención. Muestran:

Fig.1

tuerca perforadora y matriz en diferentes estados de movimiento;

Fig. 2

una vista en planta desde abajo del dispositivo de tuerca perforadora según la invención;

Fig. 3

vistas desde abajo de otras tuercas perforadoras que no ilustran la invención;

Fig. 4

una imagen a escala ampliada de la figura 3; y

Fig. 5 un dispositivo de tuerca perforadora modificado.

En las figuras 1a y 3 se puede observar con mayor facilidad la forma básica de la tuerca perforadora con una parte de vástago 13 y una parte de cabeza 11 más ancha respecto a éste, las cuales se juntan en dirección axial 10, así como están configuradas preferentemente en forma de una sola pieza entre sí y en las cuales la cabeza está configurada con simetría de rotación, exceptuando los contornos exteriores poligonales.

Tanto la cabeza 11 como el vástago 13 están atravesados por un taladro roscado 12, configurado preferentemente como taladro pasante, el cual podría ser también un taladro ciego con una superficie frontal libre cerrada 8 en la parte de vástago 13.

La circunferencia exterior del vástago 13 presenta aquí una configuración ovalada.

Como muestra la figura 2 en la vista de una tuerca perforadora desde abajo, es decir, desde el vástago 13, el vástago presenta según la invención una circunferencia exterior ovalada.

El taladro roscado 12 está dispuesto en el centro del vástago elíptico 13, el cual está dispuesto a su vez centralmente respecto a la cabeza 11 de forma hexagonal en este caso, y específicamente en posición de giro definida al respecto, en este caso con el eje principal 60 de la elipse en perpendicular a una de las superficies hexagonales de la cabeza hexagonal 11.

Como se puede observar en la figura 2, tanto el contorno de presión 2 como el contorno de perforación 1 más pequeño están configurados respectivamente de manera elíptica y concéntrica entre sí.

En la figura 2 está representado también el diámetro de matriz 104, es decir, el diámetro interior, con el cual la matriz 100 apoya la chapa 21 durante la inserción a presión de la tuerca perforadora.

Como se puede observar, este diámetro de matriz está adaptado desde el punto de vista de la forma asimismo de manera elíptica al contorno de perforación 1 y discurre en este caso entre el contorno de perforación 1 y el contorno de presión 2 más grande con una conformación cualitativamente igual, así como la misma posición de giro, de modo que al entrar la tuerca perforadora, como aparece representado en la figura 1c, el contorno de perforación 1, ligeramente más pequeño respecto al diámetro de matriz 104, puede entrar ligeramente en la matriz.

La figura 3 muestra, por el contrario, otros contornos exteriores no redondos de la parte de vástago 13 que no ilustran la invención.

En la figura 3a, el contorno exterior es aproximadamente cuadrado, es decir, está constituido por cuatro superficies poligonales 15, las cuales se transforman en los cantos de manera redondeada entre sí. Las superficies poligonales individuales 15 del cuadrado presentan una forma ligeramente cóncava abombada al observarse en la dirección axial 10, como aparece representado en la figura 3a.

El contorno de matriz 104 presenta una forma análoga.

En la figura 3b están representadas dos formas distintas de vástago 13 en relación con la sección transversal:

En la mitad derecha de la imagen, el vástago 13 presenta asimismo una configuración poligonal, está compuesto en este caso de seis superficies poligonales 15 de igual tamaño y es simétrico en la posición de giro respecto a la cabeza 11, asimismo hexagonal, de la tuerca perforadora.

En la mitad izquierda de la imagen, el contorno no redondo del vástago 13 está configurado con una forma ondulada anular circunferencial, es decir, con una elevación más dirigida radialmente hacia fuera, y depresiones intermedias hacia el interior.

En todas las soluciones representadas en la figura 3, la forma del contorno de perforación 1 es igual a la forma de los contornos de presión 2, de tal modo que estos dos diámetros discurren a una distancia permanente entre sí.

Esto no siempre tiene que ser así. El contorno de presión 2 puede presentar también una distancia diferente y, por consiguiente, una forma algo distinta al contorno de perforación 1.

En los casos de la figura 3, la forma del diámetro de matriz 104 es igual respectivamente a la del contorno de perforación 1 y está situado respecto al tamaño de este contorno entre el contorno de perforación 1 y el contorno de presión 2.

Además, en todos los casos representados en la figura 3, el contorno exterior no redondo del vástago 13 está dispuesto centralmente respecto a la cabeza 11 y el taladro roscado 12 está dispuesto a su vez centralmente dentro del contorno de perforación 1 o del contorno de presión 2.

Además, tanto en la figura 3a como en la figura 3b está representada en el borde exterior de la superficie frontal de la cabeza 11 la posibilidad de una elevación 16 en particular circunferencial anular, la cual entra de manera particularmente profunda en la superficie de la chapa 21.

En caso de que el contorno no redondo del vástago 13 esté compuesto de superficies poligonales 15, éstas no llegan hasta la superficie frontal libre 8 de la parte de vástago 13, ya que el diámetro máximo de la parte de vástago 13 no es el contorno de perforación 1 en el extremo libre delantero, o sea, la superficie frontal 8, sino un contorno de presión 2 mayor desplazado hacia atrás respecto a este.

Las superficies poligonales 15 se desarrollan en la zona del chaflán de presión 5 entre el contorno de perforación 1 y el contorno de presión 2, creando así el contorno de presión 2 en relación con la circunferencia un contorno poligonal, mientras que el contorno de perforación 1 crea, por el contrario, un contorno redondo.

En la mitad izquierda de la imagen está representada respectivamente una configuración cóncava de las superficies poligonales 15, a saber, una cavidad al observarse en dirección axial 10, y es posible también una cavidad al observarse en dirección tangencial, las cuales se pueden combinar naturalmente también entre sí. La figura 4 muestra el efecto de esta configuración cóncava en una representación a escala ampliada por medio de un canto 4 entre dos superficies poligonales 15:

La figura 4a muestra superficies poligonales planas 15 según el estado de la técnica, las cuales se juntan en un canto 4.

En caso de una solicitación a par de giro, la fuerza 29 actúa en dirección circunferencial, o sea, en dirección de la tangente respecto al círculo circunscrito representado con líneas discontinuas alrededor del vástago poligonal 13 en la tuerca, y presiona así sobre todo las zonas marginales de las superficies poligonales 15 con un ángulo de cuña 28.

La figura 4a muestra que dependiendo del tamaño del círculo circunscrito y de la cantidad de superficies poligonales, este ángulo de cuña 28 es muy pequeño y, por tanto, se produce un gran efecto de cuña que puede provocar con el tiempo una separación de esta unión por arrastre de forma.

Por el contrario, la figura 4b muestra superficies poligonales 15, configuradas de una manera cóncava, con el mismo radio del círculo circunscrito y la misma cantidad de superficies poligonales 15. Se puede observar de inmediato que se obtiene un ángulo de cuña 28 claramente mayor en presencia de relaciones por lo demás iguales.

No obstante, las superficies diferenciales 27 entre el círculo circunscrito y las superficies poligonales presentan una profundidad radial 31 esencialmente mayor que ha de ser superada por el material de chapa mediante la fluencia del material al insertarse a presión la tuerca.

La figura 4c muestra una configuración de la superficie poligonal cóncava, que ya no presenta una forma circular en comparación con la figura 4b, sino una cavidad compuesta de secciones rectas, de tal modo que se puede conseguir un ángulo de cuña 28 de igual tamaño con una profundidad radial 31’ claramente menor, lo cual se ha de preferir sobre todo en caso de chapas duras y frágiles.

Como muestra la figura 1b, el contorno de perforación más pequeño 1 separa primero el tapón 19 al cortarlo con respecto al diámetro de matriz 104, tal como aparece representado sobre todo en la figura 1c. El contorno de presión 2, situado más atrás en dirección de inserción a presión, aumenta el orificio de inserción a presión al empujar el material de chapa circundante, pero ya no llega a la matriz 100, porque sus superficies frontales, en particular la curvatura 107 existente aquí, tampoco llega generalmente a este contorno de presión 2 cuando finaliza el movimiento de inserción a presión. La curvatura 107 junto con las elevaciones, creadas en el lado superior de la chapa mediante la muesca de la parte de vástago 13, en el hombro 9 de la parte de cabeza 11 provoca una fluencia del material de chapa en la parte de vástago destalonada 13 y el contacto por arrastre de forma con sus superficies poligonales 15.

A fin de provocar asimismo un enganche resistente al giro de la tuerca perforadora en la parte de chapa mediante la muesca en el hombro 9 de la parte de cabeza 11, incluso en caso de una circunferencia exterior redonda de la cabeza, son posibles varias configuraciones, combinadas también entre sí.

Como muestra la vista en planta del hombro 9 en la figura 2 y también en la figura 1, la muesca no se prolonga preferentemente hasta la circunferencia exterior, sino que se transforma en un chaflán exterior 7 antes de llegar al borde exterior. En caso de un contorno exterior no redondo de la cabeza 11, tal como aparece representado en la mitad derecha de la figura 2, la elevación 16 desplazada así del borde exterior hacia el interior discurre asimismo de forma no redonda y ya crea una unión por arrastre de forma, resistente al giro, respecto a la chapa.

La figura 5 muestra una forma constructiva de todo el dispositivo en una sección longitudinal análoga a la figura 1c con otras mejoras:

Por una parte, en la parte de vástago 13 de la tuerca perforadora está dispuesta en la circunferencia exterior una ranura anular 32, la cual presenta aquí una sección transversal arqueada, es decir, semicircular, y corta al menos las zonas más sobresalientes hacia el exterior, los cantos 4 de la parte de vástago 13, y está situada preferentemente alrededor de toda la parte de vástago 13.

Esto dificulta la extracción, ya que el material puede sufrir fluencia también hacia esta ranura que actúa como muesca en dirección axial.

Además, en la mitad derecha de la imagen está representado el punzón 200, el cual presiona la tuerca perforadora en dirección de la matriz 100 y presenta, en este caso, una brida anular 201 que discurre externamente alrededor de la tuerca perforadora.

Esta brida anular 201 sirve para guiar mejor la tuerca perforadora, pero sobre todo la longitud axial de la brida anular 201 está seleccionada en relación con la longitud axial de la tuerca perforadora y en particular su parte de cabeza 11 de modo que en caso de una profundidad de inserción a presión correcta de la tuerca en la chapa 21, la brida anular 201 entra asimismo en el lado superior de la chapa 21 y deja aquí una marca estampada 300.

En el centro del punzón 200, un cono 202 puede sobresalir contra la tuerca perforadora para ponerse en contacto con el chaflán de la rosca interior de la tuerca perforadora, lo cual facilita asimismo la guía y el centrado de la tuerca.

La circunferencia interior de la brida anular 201 está moldeada aquí en correspondencia con el contorno exterior de la parte de cabeza de la tuerca perforadora, por ejemplo, con un canto hexagonal interior 203 en caso de una tuerca perforadora con una cabeza hexagonal.

Como se puede observar en la posición de la matriz 100 a ambos lados de la figura 5, en las dos mitades de la imagen están representados estados diferentes del proceso de inserción a presión.

En la mitad derecha ha finalizado el proceso de inserción a presión, lo cual se demuestra por el hecho de que la superficie plana de matriz 101 está en contacto con el lado inferior de la chapa 21 y la brida anular 201 ya ha entrado en el lado superior de la chapa 21.

La mitad izquierda de la imagen muestra el estado previo, lo cual resulta evidente porque la curvatura 107 de la matriz no ha entrado aún completamente en la chapa 21 y, por tanto, no ha finalizado aún el proceso de fluencia de la chapa 21.

Lista de números de referencia 16 Elevación 17 Radio cóncavo 18 Radio cóncavo 19 Tapón

1

Contorno de perforación

2

Contorno de presión

3

Contorno de cuello

4

Cantos

5

Chaflán de presión

6

Ángulo de presión

7

Chaflán exterior

8

Superficie frontal

9

Hombro

10

Dirección axial

11

Cabeza

12

Taladro roscado

13

Parte de vástago

15

Superficie poligonal

5 20 Espesor de chapa 21 Chapa 22 Profundidad cóncava 23 Ángulo intermedio 24a, b Flanco

10 25 Ángulo de flanco 26 Círculo circunscrito 27 Superficie diferencial 28 Ángulo de cuña 29 Fuerza

15 30 Dirección tangencial 31 Profundidad radial 32 Ranura anular 60 Eje principal 101 Superficie plana de matriz

20 104 Diámetro de matriz 107 Curvatura 200 Punzón 300 Marca estampada

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Tuerca perforadora con una cabeza (11) y un vástago (13) más estrecho y desplazado hacia atrás con respecto a alrededor de un hombro circunferencial (9), presentando el vástago (13) un contorno de perforación no redondo (1), caracterizada porque el vástago (13) presenta una circunferencia exterior ovalada, presentando la cabeza (11) un contorno exterior poligonal o redondo.

2. 2.

   Tuerca perforadora según la reivindicación 1, caracterizada porque el vástago (13) presenta una configuración elíptica.

3. 3.

   Tuerca perforadora según la reivindicación 2, caracterizada porque el vástago (13) presenta un contorno de presión (2) configurado de manera elíptica y dispuesto concéntricamente respecto al contorno de perforación (1).

4. 4.

   Tuerca perforadora según la reivindicación 3, caracterizada porque la longitud axial del chaflán de presión

   (5) configurado entre el contorno de presión (2) y el contorno de perforación (1) es de entre 5% y 25%, en particular entre 8% y 15% de la longitud axial del vástago (13).

5. 5.

   Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones mencionadas antes, caracterizada porque la muesca (14), que desciende inclinada hacia afuera del vástago (13), finaliza antes del diámetro exterior de la cabeza (11) y se transforma en un chaflán exterior (7) que asciende hacia afuera.

6. 6.

   Tuerca perforadora según la reivindicación 5, caracterizada porque la extensión radial del chaflán exterior

   (7) es de entre 10% y 30%, en particular entre 15% y 25% de la extensión radial del hombro (9).

7. 7.

   Tuerca perforadora según la reivindicación 5 o 6, caracterizada porque el ángulo de inclinación del chaflán exterior (7) respecto al plano transversal a la dirección axial (10) es de entre 10º y 30º, en particular entre 15º y 25º.

8. 8.

   Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones mencionadas antes, caracterizada porque el hombro (9) no es una superficie con simetría de rotación respecto a la dirección axial (10) incluso en caso de un diámetro exterior redondo de la cabeza (11), sino una superficie ondulada o dentada en dirección circunferencial.

9. 9.

   Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones mencionadas antes, caracterizada porque en la circunferencia del vástago (13) están dispuestas una o varias ranuras anulares al menos parcialmente circunferenciales.

10. 10.

    Tuerca perforadora según cualquiera de las reivindicaciones mencionadas antes, caracterizada porque la tuerca perforadora presenta un orificio pasante central sin paredes interiores para interactuar con un tornillo de rosca cortante.

    DOCUMENTOS INDICADOS EN LA DESCRIPCIÓN

    En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.

    Documentos de patente indicados en la descripción

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    DE 1575187 [0001] ● US 20050180838 A [0002]

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    DE 3626466 [0001] ● DE 1400934 [0002]

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    GB 1205605 A [0002] ● US 3878598 A[0002]