ES2566728T3 - Unión atornillada sin juego - Google Patents

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ES2566728T3 ES06789503.7T ES06789503T ES2566728T3 ES 2566728 T3 ES2566728 T3 ES 2566728T3 ES 06789503 T ES06789503 T ES 06789503T ES 2566728 T3 ES2566728 T3 ES 2566728T3
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Abstract

Método para formar una unión atornillada para asegurar una primera estructura (58) que tiene una abertura (56) proporcionada a través del mismo que define una pared de abertura para una segunda estructura (42) que tiene un orificio roscado, la abertura (56) de la primera estructura (58 ) que tiene un diámetro (54) mayor que el diámetro (52) del orificio roscado de la segunda estructura (42), dicho método que comprende las etapas de: proporcionar un tornillo (20) que comprende una cabeza (22) y una porción del eje (28) que se extiende desde dicha cabeza, dicha cabeza que tiene un diámetro (60) que es mayor que el diámetro (54) de la abertura de la primera estructura , dicha porción del eje (28) que comprende una porción roscada (26) y una porción no roscada que se dispone entre dicha cabeza y dicha porción roscada (26), dicha porción no roscada que tiene un apoyo (44) proporcionado entre dicha cabeza y dicha porción roscada, una primera porción de la porción no roscada entre dicho apoyo (20) y cerca de dicha cabeza (22) que tiene una configuración cilíndrica y un diámetro exterior constante (36); proporcionar un manguito (46) que tiene un orificio pasante (48) que se extiende a través del mismo, dicho orificio pasante que define una sección, con un diámetro interno (50), desde cerca de de un primer extremo del manguito hasta cerca de un segundo extremo del manguito, dicho diámetro interno (50) que es mayor que el diámetro del eje entre el apoyo y la porción roscada y mayor que el diámetro de dicha porción roscada, dicho diámetro interno (50) que es menor que el diámetro de la primera porción; insertar dicho manguito (46) en la abertura (56) de la primera estructura (58) hasta que dicho manguito colinde con dicha segunda estructura; insertar dicha porción roscada (26) de dicha porción del eje (28) de dicho tornillo (20) a través de dicho orificio pasante (48) de dicho manguito; roscar de forma simultánea la porción roscada en el orificio roscado de la segunda estructura hasta que dicha cabeza (22) contacte con la primera estructura (58), y deformar una primera porción de dicho manguito (46) con dicho apoyo hasta que dicha cabeza contacte con la primera estructura, dicha deformación de dicha primera porción de dicho manguito que proporciona un ajuste sin juego entre dicha primera porción de dicha porción no roscada, dicha primera porción de dicho manguito y la pared de abertura de la primera estructura y que además proporciona un espacio entre una segunda porción no deformada de dicho manguito y la porción de dicha porción no roscada entre el apoyo y la porción roscada.

Description

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DESCRIPCION
Union atornillada sin juego Antecedentes
La presente solicitud generalmente se refiere a uniones atornilladas, y mas espedficamente se refiere a una union atornillada sin juego tal como para usar en union de una corona dentada a una caja del diferencial.
Una aplicacion en la que se ha intentado usar uniones atornilladas es en la union de una corona dentada a una caja del diferencial. Sin embargo, generalmente las uniones atornilladas no son capaces de mantener el movimiento del engranaje en relacion con la caja del diferencial. Esto se debe a que los tornillos no son capaces de producir una tension suficiente para mantener el deslizamiento del engranaje, que a su vez hace que los tornillos se retiren de la union.
Un metodo actual para unir una corona dentada a una caja del diferencial utiliza busqueda de patrones circulares de una pluralidad de agujeros pasantes en la caja del diferencial y una pluralidad de agujeros roscados en la corona dentada. Este diseno ha aumentado las preocupaciones respecto a la capacidad de tolerancia de la posicion del agujero de las plantas manufactureras. Como resultado, el desafm es desarrollar una forma de sujecion de la caja del diferencial a la corona dentada que sera flexible a la alineacion y minimizar el deslizamiento de engranajes mientras que la corona dentada se somete a una carga considerable para un numero de ciclos.
Tal conjunto se describe en el documento de patente US 4 977 663.
Objetivos y resumen
Un objetivo de una modalidad de la presente invencion es proporcionar una union atornillada sin juego que pueda usarse, por ejemplo, para unir una corona dentada a una caja del diferencial.
Otro objetivo de una modalidad de la presente invencion es proporcionar una union atornillada sin juego que pueda usarse como una via de sujecion de una caja del diferencial a una corona dentada que sea flexible a la alineacion y que minimice el deslizamiento de engranajes mientras que la corona dentada se someta a una carga considerable para un numero de ciclos.
Brevemente, y de acuerdo con al menos uno de los objetivos anteriores, una modalidad de la presente invencion proporciona una union atornillada que se forma mediante el uso de un tornillo que tiene un apoyo ahusado para formar en fno un manguito deformable con el fin de proporcionar un ajuste "sin juego". En concreto, preferentemente una pluralidad de uniones atornilladas se usan para unir una corona dentada a una caja del diferencial. A medida que los tornillos se instalan en la caja del diferencial y la corona dentada, los apoyos ahusados en los tornillos dilatan manguitos deformables hasta que los diametros exteriores de los manguitos contactan las paredes internas de agujeros pasantes en la caja del diferencial.
Breve descripcion de las figuras
La organizacion y modo de la estructura y el funcionamiento de la invencion, junto con otros objetivos y ventajas de la misma, puede entenderse mejor por referencia a la siguiente descripcion, tomada en relacion con los dibujos adjuntos, en donde numeros de referencia similares identifican elementos similares en los cuales:
la Figura 1 es una vista en seccion transversal de una union atornillada, de acuerdo con una modalidad de la presente invencion, que muestra el estado antes de la aplicacion de una carga de cizallamiento;
la Figura 2 es similar a la Figura 1, pero muestra la union atornillada despues que se ha aplicado una carga de cizallamiento, que muestra el movimiento maximo entre la caja del diferencial y la corona dentada; la Figura 3 muestra el manguito antes de la instalacion del tornillo; la Figura 4 muestra el manguito despues de la instalacion del tornillo;
la Figura 5 proporciona un grafico de la carga de traccion sobre el tornillo contra el tiempo, debido a la formacion en fno del manguito durante la instalacion;
la Figura 6 proporciona un grafico del torque (en lb-ft) en la corona dentada contra el angulo de rotacion (en grados) entre la corona dentada y caja del diferencial; la Figura 7 es una vista superior del tornillo; la Figura 8 es una vista superior del manguito;
la Figura 9 es una vista lateral, de la seccion transversal del manguito, tomada a lo largo de la lmea 9-9 de la Figura 8; la Figura 10 muestra una seccion de la caja del diferencial;
la Figura 11 es una vista de la seccion transversal tomada a lo largo de la lmea 11-11 de la Figura 10; la Figura 12 muestra una seccion de la corona dentada;
la Figura 13 es una vista de la seccion transversal tomada a lo largo de la lmea 13-13 de la Figura 12; la Figura 14 muestra una modalidad alternativa que incluye un elemento de retencion;
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la Figura 15 muestra una vista detallada del primer plano de una porcion girada de la Figura 14; y
la Figura 16 muestra un tornillo preferido para su uso con la presente invencion .
Descripcion
Aunque la presente invencion puede ser susceptible de llevar a cabo de diferentes maneras, se muestran en los dibujos, y se describiran en detalle en la presente descripcion, modalidades de las mismas con el entendimiento de que la presente descripcion debe considerarse una ejemplificacion de los principios de la invencion y no se destina a limitar la invencion a la ilustrada y descrita en la presente descripcion.
La presente invencion se dirige a una union atornillada sin juego que puede usarse, por ejemplo, como una via de
sujecion de una caja del diferencial a una corona dentada flexible a la alineacion y minimiza el deslizamiento de
engranajes mientras que la corona dentada se somete a una carga considerable para un numero de ciclos.
Como se muestra en las Figuras 1 y 2, la union atornillada se compone de un tornillo 20 que tiene una cabeza 22 que preferentemente tiene un perfil hexagonal 24 como se muestra en la Figura 7. Por supuesto, la cabeza 22 puede tener un perfil que no sea hexagonal. Una porcion roscada 26 se proporciona en una porcion del eje 28 del tornillo 20, cerca de un extremo opuesto 30 del tornillo 20. Un adhesivo 32, tal como la capa preliminar 80, puede aplicarse a una seccion 34 de la porcion roscada 26 del tornillo 20, de manera que el adhesivo 32 aplicado permita que inicie con la fuerza del dedo para una revolucion despues del primer acoplamiento con la corona dentada, como se describira a continuacion.
Como se muestra en las Figuras 1-4, un apoyo ahusado 44 se proporciona generalmente entre la porcion roscada 26 y la cabeza 22 del tornillo 20. Con respecto al material, el tornillo 20 puede formarse de, por ejemplo, ESS-M1A170-B Grado 8 o 8,2. Como se discutira a continuacion de una manera mas completa, el apoyo 44 puede proporcionarse en cambio como redondo (vease la figura 16), y esto en realidad se prefiere por las razones discutidas mas adelante.
Ademas del tornillo 20, la union atornillada tambien incluye un manguito 46 como se muestra en las figuras 1-4, 8 y 9. Como se muestra en las Figuras 8 y 9, el manguito 46 es generalmente circular que tiene un orificio pasante 48. Como tal, el manguito 46 tiene un diametro interno 50 y un diametro exterior 52. Preferentemente, el diametro interno 50 del manguito 46 es menor que el ancho o el diametro 36 de la porcion del eje 28 del tornillo 20, de manera que el apoyo ahusado 44 del tornillo 20 deforma el manguito 46 cuando el tornillo 20 se instala, es decir, se acopla de manera roscada con la corona dentada 42. Preferentemente, el diametro exterior 52 del manguito 46 es mas pequeno que un diametro 54 de una abertura correspondiente o un agujero pasante 56 que se proporciona en una caja del diferencial 58, de manera que el manguito 46 puede insertarse en el agujero pasante 56 en la caja del diferencial 58. Adicionalmente, preferentemente un diametro 60 de la porcion de la cabeza 22 del tornillo 20 es mas grande que el diametro 54 del agujero pasante 56 en la caja del diferencial 58. Como tal, cuando se instala, la cabeza 22 del tornillo 20 se asienta contra la caja del diferencial 58, como se muestra en las figuras 1, 2 y 4. El manguito 46 puede formarse de, por ejemplo, acero AISI 1010.
Con respecto a la caja del diferencial 58, la Figura 10 muestra una seccion de la caja del diferencial 58, que ilustra la abertura o agujero pasante 56 proporcionado en el mismo. La Figura 11 es una vista de la seccion transversal tomada a lo largo de la lmea 11-11 de la Figura 10. Con respecto a la corona dentada 42, la Figura 12 muestra una seccion de la corona dentada 42, que ilustra un agujero roscado 40 proporcionado en el mismo. La Figura 13 es una vista de la seccion transversal tomada a lo largo de la lmea 13-13 de la Figura 12.
La Figura 3 muestra la condicion del manguito 46 antes de que se instale el tornillo 20. Como se muestra, la forma del manguito 46 es consistente con lo que se muestra en la Figura 9. Durante la instalacion del tornillo 20, la cabeza 22 del tornillo 20 se gira lo que provoca que la porcion roscada 26 del tornillo 20 se enrosque en el agujero roscado 40 proporcionado en la corona dentada 42. Como la porcion roscada 26 se enrosca en el agujero 40, el apoyo ahusado 44 del tornillo 20 forma en fno el manguito 46, como se muestra en la figura 4 (ver tambien las figuras 1 y 2), lo que provoca de esta manera que la superficie exterior 64 del manguito 46 se acople en contacto con una pared interna 62 de la caja del diferencial 58, lo que proporciona de esta manera un ajuste "sin juego". La Figura 5 proporciona un grafico de la carga de traccion sobre el tornillo contra el tiempo, debido a la formacion en fno del manguito durante la instalacion Para unir completamente la corona dentada a la caja del diferencial, se utilizan preferentemente una pluralidad de uniones atornilladas. La Figura 1 muestra la union atornillada antes de la aplicacion de una carga de cizallamiento, y la Figura 2 muestra la union atornillada despues que se ha aplicado una carga de cizallamiento, que muestra el movimiento maximo entre la caja del diferencial 58 y la corona dentada 42. Como se muestra, mientras que la caja del diferencial 58 se mueve de manera oblicua con relacion a la corona dentada 42 y al tornillo 20, el tornillo 20 y el manguito 46 resisten el movimiento relativo entre la caja del diferencial 58 y la corona dentada 42 que adicionalmente reduce la tendencia del tornillo 20 a retirarse de la union, preferentemente incluso cuando la caja del diferencial 58 se somete a una carga considerable para un numero de ciclos. La Figura 6 proporciona un grafico del torque (en lb-ft) en la corona dentada contra el angulo de rotacion (en grados) entre la corona dentada y caja del diferencial.
La Figura 14 muestra una modalidad preferida del manguito 46 (identificado como 46a en la figura 14), en donde se proporciona un elemento de retencion, espedficamente tres depresiones 66a, igualmente separadas, en la superficie exterior 64a del manguito 46a, y un reborde interno o protrusion 67a. El elemento de retencion proporciona que el
tornillo 20 y el manguito 46a puedan suministrarse de manera que el manguito 46a se retiene en el tornillo 20, listo para su instalacion en una caja del diferencial y una corona dentada, y esto se prefiere. La Figura 15 muestra una vista detallada, en primer plano de una porcion girada de la Figura 14.
5 La Figura 16 muestra un tornillo preferido 20a para su uso en la presente invencion. El tornillo 20a incluye un radio o porcion redonda 21a. El proposito del radio 21a es proporcionar una transicion mas suave cuando entra en el manguito 46, y disminuir la carga requerida para la extrudir el manguito 46.
Mientras que se muestran y describen las modalidades de la presente invencion, se contempla que los expertos en la 10 tecnica puedan idear varias modificaciones de la presente invencion sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims (20)

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    Reivindicaciones
    1. Metodo para formar una union atornillada para asegurar una primera estructura (58) que tiene una abertura (56) proporcionada a traves del mismo que define una pared de abertura para una segunda estructura (42) que tiene un orificio roscado, la abertura (56) de la primera estructura (58 ) que tiene un diametro (54) mayor que el diametro (52) del orificio roscado de la segunda estructura (42), dicho metodo que comprende las etapas de:
    proporcionar un tornillo (20) que comprende una cabeza (22) y una porcion del eje (28) que se extiende desde dicha cabeza, dicha cabeza que tiene un diametro (60) que es mayor que el diametro (54) de la abertura de la primera estructura , dicha porcion del eje (28) que comprende una porcion roscada (26) y una porcion no roscada que se dispone entre dicha cabeza y dicha porcion roscada (26), dicha porcion no roscada que tiene un apoyo (44) proporcionado entre dicha cabeza y dicha porcion roscada, una primera porcion de la porcion no roscada entre dicho apoyo (20) y cerca de dicha cabeza (22) que tiene una configuracion cilmdrica y un diametro exterior constante (36);
    proporcionar un manguito (46) que tiene un orificio pasante (48) que se extiende a traves del mismo, dicho orificio pasante que define una seccion, con un diametro interno (50), desde cerca de de un primer extremo del manguito hasta cerca de un segundo extremo del manguito, dicho diametro interno (50) que es mayor que el diametro del eje entre el apoyo y la porcion roscada y mayor que el diametro de dicha porcion roscada, dicho diametro interno (50) que es menor que el diametro de la primera porcion;
    insertar dicho manguito (46) en la abertura (56) de la primera estructura (58) hasta que dicho manguito colinde con dicha segunda estructura;
    insertar dicha porcion roscada (26) de dicha porcion del eje (28) de dicho tornillo (20) a traves de dicho orificio pasante (48) de dicho manguito;
    roscar de forma simultanea la porcion roscada en el orificio roscado de la segunda estructura hasta que dicha cabeza (22) contacte con la primera estructura (58), y
    deformar una primera porcion de dicho manguito (46) con dicho apoyo hasta que dicha cabeza contacte con la primera estructura, dicha deformacion de dicha primera porcion de dicho manguito que proporciona un ajuste sin juego entre dicha primera porcion de dicha porcion no roscada, dicha primera porcion de dicho manguito y la pared de abertura de la primera estructura y que ademas proporciona un espacio entre una segunda porcion no deformada de dicho manguito y la porcion de dicha porcion no roscada entre el apoyo y la porcion roscada.
  2. 2. Metodo como se menciono en la reivindicacion 1, caracterizado ademas porque por proporcionar un adhesivo sobre al menos una seccion de la porcion roscada.
  3. 3. Metodo como se menciono en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado ademas porque la cabeza del tornillo tiene un perfil hexagonal.
  4. 4. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado ademas porque dicho apoyo deforma dicho manguito mediante la formacion en frio de dicho manguito.
  5. 5. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado ademas porque dicho apoyo es ahusado.
  6. 6. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado ademas porque dicho apoyo es redondo.
  7. 7. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6, caracterizado ademas porque la primera estructura comprende una caja del diferencial y la segunda estructura comprende una corona dentada.
  8. 8. Metodo como se menciono en la reivindicacion 1, caracterizado ademas porque dicho manguito tiene una superficie exterior y una pluralidad de depresiones que se disponen en la superficie exterior.
  9. 9. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 8, caracterizado ademas por proporcionar que el manguito tenga una superficie interna, y que la superficie interna incluya un reborde.
  10. 10. Metodo como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, caracterizado ademas por proporcionar que el manguito se disponga en una abertura en la primera estructura, dicha abertura que es mas pequena que el diametro de la cabeza del tornillo, pero que es mas pequena que un diametro exterior del manguito.
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  11. 11. Union atornillada que asegura una primera estructura (58) que tiene una abertura (56) proporcionada a traves del mismo que define una pared de la abertura para una segunda estructura (42) que tiene un orificio roscado, dicho orificio roscado que se alinea con dicha abertura (56) de dicha primera estructura (58), dicho orificio roscado que tiene un diametro (52) menor que un diametro (54) de dicha abertura de dicha primera estructura, dicha union atornillada que comprende ademas:
    un tornillo (20) que tiene una cabeza (22) y una porcion del eje (28) que se extiende desde la cabeza, la cabeza que tiene un diametro (60) mayor que dicho diametro (54) de dicha abertura (56) de dicha primera estructura (58), dicha cabeza que esta en acoplamiento colindante con una cara de dicha primera estructura, y dicha porcion del eje (28) que tiene una porcion roscada (26) y una porcion no roscada que se dispone entre la cabeza (22) del tornillo y la porcion roscada (26), dicha porcion no roscada que tiene un apoyo (20) proporcionado entre dicha cabeza y dicha porcion roscada, y una primera porcion que se extiende desde cerca de dicha cabeza a dicho apoyo que tiene una configuracion cilmdrica y un diametro exterior constante, dicha porcion roscada que esta en acoplamiento roscado con dicho orificio roscado de dicha segunda estructura; y
    un manguito (46) que se dispone en la primera estructura y que incluye un orificio pasante, dicho manguito que tiene un orificio pasante (48) que se extiende a traves del mismo, dicho manguito (46) que se posiciona dentro de dicha abertura (56) de dicha primera estructura (58) que colinda con una cara de dicha segunda estructura, dicho manguito que tiene una primera porcion que se deforma y una segunda porcion que no se deforma, dicha primera porcion deformada de dicho manguito que esta en contacto con dicha primera porcion de dicha porcion no roscada y dicha pared de abertura de dicha primera estructura que define entre los mismos un ajuste sin juego, dicha segunda porcion no deformada de dicho manguito separada de dicha segunda porcion de dicha porcion no roscada entre el apoyo y la porcion roscada.
  12. 12. Union atornillada como se menciono en la reivindicacion 11, caracterizada ademas por un adhesivo sobre al menos una porcion de la porcion del eje del tornillo.
  13. 13. Union atornillada como se menciono en la reivindicacion 11 o 12, caracterizada porque la cabeza del tornillo tiene un perfil hexagonal.
  14. 14. La union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 11 a la 13, en donde dicha primera porcion deformada de dicho manguito se deforma por formacion en frio.
  15. 15. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 12 a la 14, caracterizado porque la porcion no roscada comprende una porcion conica.
  16. 16. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 12 a la 15, caracterizada porque la porcion conica incluye un radio.
  17. 17. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 11 a la 16, caracterizada porque la primera estructura comprende una caja del diferencial y la segunda estructura comprende una corona dentada.
  18. 18. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 11 a la 17, caracterizada porque el manguito tiene una superficie exterior y una pluralidad de depresiones que estan en la superficie exterior.
  19. 19. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 11 a la 18, caracterizada porque el manguito tiene una superficie interna, y la superficie interna incluye un reborde.
  20. 20. Union atornillada como se menciono en cualquiera de las reivindicaciones 11 a la 19, caracterizada porque el manguito se dispone en dicha abertura de la primera estructura.
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