ES2907230T3 - Tornillo de alta resistencia de dos partes - Google Patents

Abstract

Tornillo de alta resistencia (1) con una cabeza (2) con un contorno de ataque de herramienta (4), un vástago (3) con un extremo libre (5) orientado en el sentido opuesto a la cabeza (2), estando dispuesto un tramo roscado (6) con una rosca (7) en el vástago (3), estando realizada la rosca (7) como rosca métrica ISO o rosca en pulgadas, estando realizados la cabeza (2) y el vástago (3) como partes materialmente separadas, presentando la cabeza (2) una escotadura de acoplamiento (8) dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial (9) y un elemento de transmisión de par (10), presentando el vástago (3) un elemento de acoplamiento (11) dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial (12) y un elemento antagonista de transmisión de par (13), encajando el elemento de acoplamiento (11) en la escotadura de acoplamiento (8), estando realizados y dispuestos el elemento de transmisión de fuerza axial (9) y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial (12) de modo que encajan con unión positiva uno en otro, en particular de forma no separable, de forma que se impide o queda impedido un movimiento traslacional axial de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido opuesto al extremo libre (5) del vástago (3) y por que el elemento de transmisión de par (10) y el elemento antagonista de transmisión de par (13) están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide o queda impedido de forma accionada por fricción un movimiento rotatorio de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido de giro de apriete de la rosca (7).

Description

DESCRIPCIÓN

Tomillo de alta resistencia de dos partes

Campo técnico de la invención

La invención se refiere a un tornillo de alta resistencia con una cabeza con un contorno de ataque de herramienta y un vástago con un extremo libre orientado en el sentido opuesto a la cabeza. En el vástago está dispuesto un tramo roscado con una rosca, estando realizada la rosca como rosca métrica ISO o rosca en pulgadas.

Los tornillos con una rosca métrica ISO o una rosca en pulgadas de este tipo sirven para fabricar uniones por tornillos con una rosca interior correspondiente de una tuerca o un componente con un taladro roscado y han de distinguirse de tornillos para madera y otros tornillos universales de rosca cortante. Gracias a su alta resistencia se aplican en particular en campos técnicos especializados que requieran estas resistencias, por ejemplo la industria del automóvil, la industria aeronáutica y la construcción de máquinas, que han de distinguirse del campo de los artesanos, del campo de bricolaje y del campo del uso doméstico.

Estado de la técnica

Un tornillo de alta resistencia con una cabeza con un contorno de ataque de herramienta y un vástago con un extremo libre orientado en el sentido opuesto a la cabeza se conoce por la solicitud de patente europea EP 3358021 A1. En el vástago está dispuesto un tramo roscado con una rosca, que está realizada como rosca métrica ISO.

Un tornillo compuesto por varias partes separadas se conoce por la solicitud de patente china CN 103438076 A. Una primera de estas partes es la cabeza del tornillo. Este presenta un elemento de acoplamiento dispuesto radialmente en el interior que sobresale de su superficie de apoyo de cabeza. Visto en corte transversal, el elemento de acoplamiento presenta una forma realizada aproximadamente en estrella. Una segunda de estas partes es un tramo de vástago. Este presenta en su superficie frontal libre orientada hacia la cabeza una escotadura de acoplamiento realizada de forma correspondiente al elemento de acoplamiento. La escotadura de acoplamiento también está dispuesta radialmente en el interior. Para la unión de la cabeza con el tramo de vástago, el elemento de acoplamiento se introduce en la escotadura de acoplamiento. Una tercera de estas partes es otro tramo de vástago. De este modo se componen tornillos de diferentes longitudes formados por la cabeza y un número diferente de tramos de vástago. Un tornillo de una estructura similar, compuesto por varias partes separadas se conoce por la solicitud de patente china CN 103 438 072 A. En este caso, la escotadura de acoplamiento está realizada como taladro con una rosca interior y el elemento de acoplamiento está realizado como tramo roscado con una rosca exterior que está dispuesta en una zona del vástago con un diámetro exterior reducido.

El documento DE 156467 C se refiere a un tornillo con cabeza que se fabrica a partir de acero en barra. Este acero en barra solo es un poco más grueso que la espiga del propio tornillo.

El documento US 3978758 A se refiere a una cabeza auxiliar con superficies de ataque periféricas.

El documento US 2006/0024142 A1 se refiere a una estructura de limitación de par con un tornillo que presenta una estructura en forma de rampa con un extremo libre.

Objetivo de la invención y solución

La invención se basa en el objetivo de poner a disposición un tornillo de alta resistencia que pueda fabricarse de forma flexible y económica.

El objetivo de la invención se cnsigue de acuerdo con la invención con las características de las reivindicaciones independientes. Otras configuraciones preferentes de acuerdo con la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un tornillo de alta resistencia con una cabeza con un contorno de ataque de herramienta y un vástago con un extremo libre orientado en el sentido opuesto a la cabeza. En el vástago está dispuesto un tramo roscado con una rosca, estando realizada la rosca como rosca métrica ISO o rosca en pulgadas. La cabeza y el vástago están realizados como partes materialmente separadas. La cabeza presenta una escotadura de acoplamiento dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial y un elemento de transmisión de par. El vástago presenta un elemento de acoplamiento dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento de transmisión de fuerza axial y un elemento de transmisión de par. Dicho de otro modo, el elemento de acoplamiento puede formar una parte del vástago que limita al mismo radialmente hacia el exterior. El elemento de acoplamiento encaja en la escotadura de acoplamiento. Dicho de otro modo, el elemento de acoplamiento puede ser parte del vástago que se encuentra en la escotadura de acoplamiento. A este respecto es determinante el estado en el que la cabeza ha adoptado su posición definitiva o conforme a lo previsto respecto al vástago, en particular el estado montado. El elemento de transmisión de fuerza axial y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial están realizados y dispuestos de modo que encajan con unión positiva uno en otro de forma que se impide un movimiento traslacional axial de la cabeza respecto al vástago en el sentido opuesto al extremo libre del vástago. El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide de forma accionada por fricción un movimiento rotatorio de la cabeza respecto al vástago en el sentido de giro de apriete de la rosca.

Además, la invención se refiere también a un procedimiento de conformado para la fabricación mecánica de un tornillo de alta resistencia, en particular del tornillo descrito anteriormente y/o a continuación, formado por una pieza bruta de cabeza y una pieza bruta de vástago, con las siguientes etapas:

- conformado de la pieza bruta de cabeza en una herramienta de conformado de tal modo que se produce una cabeza de un tornillo con una escotadura de acoplamiento dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial y un elemento de transmisión de par,

- enhebrado de la cabeza mediante la escotadura de acoplamiento en una pieza bruta de vástago,

- conformado de una parte de la pieza bruta de vástago de tal modo en una herramienta de conformado que se produce un vástago con un elemento de acoplamiento dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial y un elemento antagonista de transmisión de par, y

- unión de cabeza y vástago mediante desplazamiento traslacional de la cabeza de modo que el elemento de acoplamiento encaja en la escotadura de acoplamiento.

Estas etapas del procedimiento se realizan en el orden indicado. No obstante, la etapa del enhebrado de la cabeza en la pieza bruta de vástago también puede realizarse después de la etapa de conformado de la pieza bruta de vástago para producir el elemento de acoplamiento. Además, también es posible realizar otras etapas entre las etapas del procedimiento.

Definiciones

Tomillo de alta resistencia: Por un tornillo de alta resistencia se entiende en esta solicitud un tornillo con una resistencia a la tracción Rm (o Rm) de al menos 800 N/mm2. Los tornillos de alta resistencia habituales pertenecen a las clases de resistencia 8.8, 10.9 o 12.9. No obstante, el tornillo de alta resistencia de acuerdo con la invención también puede ser un tornillo de resistencia ultraalta con una resistencia a la tracción Rm de al menos 1.400 N/mm2. Por lo tanto, el tornillo "de alta resistencia" de acuerdo con la invención es por lo menos un tornillo de alta resistencia, aunque también puede ser un tornillo de resistencia ultraalta.

Contorno de ataque de herramienta: Por contorno de ataque de herramienta de la cabeza se entiende un contorno dispuesto en la cabeza del tornillo en el que ataca una herramienta de accionamiento para el accionamiento del tornillo. El contorno está formado por varias superficies funcionales que en la mayoría de los casos están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por esquinas o radios. En el campo técnico de la invención, un contorno de ataque de herramienta se denomina en muchos casos "ataque de fuerza".

Contorno exterior de ataque de herramienta: Por contorno exterior de ataque de herramienta se entiende un contorno dispuesto radialmente en el exterior en la cabeza del tornillo en el que ataca una herramienta de accionamiento para el accionamiento del tornillo. El contorno está formado por varias superficies funcionales que en la mayoría de los casos están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por esquinas o radios. En el campo técnico de la invención, un contorno exterior de ataque de herramienta se denomina en muchos casos "ataque exterior de fuerza".

Contorno interior de ataque de herramienta: Por contorno interior de ataque de herramienta se entiende un contorno dispuesto radialmente en el interior en la cabeza del tornillo en el que ataca una herramienta de accionamiento para el accionamiento del tornillo. El contorno está formado por varias superficies funcionales que en la mayoría de los casos están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por esquinas o radios. El contorno interior de ataque de herramienta limita una concavidad central en la cabeza del tornillo en la dirección radial. En el campo técnico de la invención, un contorno interior de ataque de herramienta se denomina en muchos casos "ataque interior de fuerza".

Polígono: Por polígono se entiende en esta solicitud una realización de un contorno exterior de ataque de herramienta de la cabeza del tornillo y de un elemento antagonista de transmisión de par del vástago del tornillo ("polígono exterior") o un contorno interior de ataque de herramienta de la cabeza del tornillo y un elemento de transmisión de par de la cabeza del tornillo ("polígono interior") en el que las superficies funcionales aproximadamente rectilíneas de las subunidades del polígono dentro de la subunidad están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por una esquina con un ángulo de 120°.

Multidiente: Por multidiente se entiende en esta solicitud una realización de un contorno exterior de ataque de herramienta de la cabeza del tomillo y de un elemento antagonista de transmisión de par del vástago del tomillo ("multidiente exterior") o un contorno interior de ataque de herramienta de la cabeza del tornillo y un elemento de transmisión de par de la cabeza del tornillo ("multidiente interior") en el que las superficies funcionales aproximadamente rectilíneas de las subunidades del multidiente dentro de la subunidad están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por una esquina con un ángulo de 90°.

Multirredondo: Por multirredondo se entiende en esta solicitud una realización de un contorno exterior de ataque de herramienta de la cabeza del tornillo y de un elemento antagonista de transmisión de par del vástago del tornillo ("multirredondo exterior") o un contorno interior de ataque de herramienta de la cabeza del tornillo y un elemento de transmisión de par de la cabeza del tornillo ("multirredondo interior") en el que las superficies funcionales redondeadas están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por esquinas redondeadas.

Estrella: Por estrella se entiende en esta solicitud una realización de un elemento antagonista de transmisión de par del vástago del tornillo o de un elemento de transmisión de par de la cabeza del tornillo en la que las superficies funcionales aproximadamente rectilíneas de las subunidades de la estrella dentro de la subunidad están dispuestas una al lado de la otra estando unidas por una esquina con un ángulo de 60°.

Tipo de geometría: Por tipo de geometría se entiende en esta solicitud la forma geométrica base del contorno de ataque de herramienta del elemento de transmisión de par y del elemento antagonista de transmisión de par. Tipos de geometría habituales con polígono, multidiente y multirredondo. A este respecto, no se distingue entre el contorno exterior y el contorno interior. Esto significa por ejemplo que un polígono exterior y un polígono interior pertenecen al mismo primer tipo de geometría, un multidiente exterior y un multidiente interior al mismo segundo tipo de geometría y un multirredondo exterior y un multirredondo interior al mismo tercer tipo de geometría.

Partes materialmente separadas: La cabeza y el vástago del tornillo están realizados como partes materialmente separadas. En esta solicitud, esto se entiende de modo que se fabricaron como partes no unidas, no realizadas en una pieza, separadas. No obstante, en la posición acabada del tornillo, la cabeza y el vástago están unidos entre sí. Por lo tanto, esta unión no se realizó hasta después de haberse fabricado las partes por separado.

Descripción detallada

El nuevo tornillo de alta resistencia con una rosca métrica ISO o una rosca en pulgadas está realizada como tornillo de al menos dos partes con una cabeza y un vástago que se unen de una forma determinada entre sí. La unión no se realiza mediante una rosca u otro tipo de unión que puede separarse de cualquier forma. En lugar de ello, la unión se realiza de tal modo que la cabeza y el vástago sustancialmente solo pueden separarse por destrucción. El tornillo puede presentar también otras partes.

En el nuevo tipo de unión entre la cabeza y el vástago del tornillo han de tenerse en cuenta entre otros los siguientes dos aspectos técnicos al apretar una unión por tornillos:

Para que la unión por tornillos consiga el efecto de aseguramiento deseado, mediante la cabeza del tornillo, más concretamente mediante la superficie de apoyo de cabeza de la cabeza del tornillo, debe aplicarse una fuerza previa axial suficientemente grande ("transmisión de fuerza axial"). Para conseguir esta fuerza previa, la cabeza y el vástago deben enroscarse conjuntamente en el sentido de giro de apriete de la rosca. El par necesario para ello se aplica mediante una herramienta de accionamiento a través del contorno de ataque de herramienta de la cabeza y se transmite al vástago ("transmisión de par"). No obstante, puesto que la cabeza y el vástago están realizados de forma materialmente separada, para esta transmisión de par debe impedirse un movimiento de la cabeza respecto al vástago en el sentido opuesto al extremo libre del vástago.

El nuevo tornillo de alta resistencia de dos partes presenta para la realización de estas dos funciones de la transmisión de fuerza axial y de la transmisión de par una escotadura de acoplamiento en la cabeza y un elemento de acoplamiento correspondiente en el vástago. La escotadura de acoplamiento presenta a su vez un elemento de transmisión de fuerza axial y un elemento de transmisión de par. El elemento de acoplamiento del vástago presenta un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial y un elemento antagonista de transmisión de par correspondiente. El elemento de transmisión de fuerza axial y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial cooperan de tal modo que puede conseguirse la fuerza previa necesaria. Por lo tanto, se impide un movimiento de la cabeza del tornillo en el sentido opuesto al extremo libre del vástago, en cuanto el elemento de transmisión de fuerza axial y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial encajan uno en otro. El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par cooperan de tal modo que puede transmitirse el par deseado de la cabeza al vástago, pudiendo accionarse, por lo tanto, el tornillo. Esto al menos es válido en el sentido de giro de apriete de la rosca.

Los tornillos pueden ser comparativamente finos y largos. Los tornillos de este tipo con una relación grande de longitud a espesor (L/D), en el estado de la técnica solo pueden fabricarse con un número relativamente bajo de piezas por ciclo. Este número bajo de piezas por ciclo resulta porque el tornillo que ha de fabricarse en una prensa multietapa debe ser expulsado e introducido en cada etapa de la prensa multietapa a lo largo de toda su longitud de vástago. Además, también resultan problemas de calidad en la fabricación de los tornillos de este tipo, puesto que a medida que aumenta la longitud del tomillo se reduce la resistencia al pandeo del tomillo y de la herramienta de conformado.

Con el nuevo tornillo de cabeza y vástago realizado de forma separada pueden fabricarse ahora tornillos de alta resistencia de forma económica y con alta calidad también cuando el vástago del tornillo está realizado de forma comparativamente fino y largo. No obstante, la nueva realización del tornillo también es aplicable para otras geometrías de tornillo.

La cabeza del tornillo se fabrica por separado, de modo que no hay una influencia negativa de la gran longitud del vástago en la fabricación de la cabeza. El conformado del vástago para generar el elemento de acoplamiento es posible a su vez en un proceso de una etapa, en el que debe conformarse además mucho menos material de forma elástica/plástica. Por lo tanto, no se presentan los problemas del número bajo de piezas por ciclo ni el de la rigidez al pandeo insuficiente para el conformado a realizar que existen en el estado de la técnica. La longitud del tornillo no queda limitada por el espacio constructivo de la prensa. El número de piezas por ciclo es independiente de la longitud del tornillo. Los tornillos de alta resistencia pueden fabricarse mediante el uso de material previamente bonificado. De este modo se suprime un bonificado y rectificado posterior, por lo que se reducen adicionalmente los costes de fabricación. El nuevo tornillo de dos partes es adecuado para una normalización, por lo que pueden reducirse los tiempos de preparación.

La escotadura de acoplamiento puede estar realizada de forma escalonada y puede presentar una primera zona con un primer diámetro interior y una segunda zona con un segundo diámetro interior. Recomendablemente, la primera zona y/o la segunda zona están formadas por una superficie envolvente cilíndrica o cónica con simetría rotativa, en particular alrededor de un sentido de extensión del vástago en un estado montado. Ventajosamente está prevista una zona escalonada entre la primera zona y la segunda zona. El primer diámetro interior es más grande que el segundo diámetro interior. La segunda zona está dispuesta más cerca del extremo libre del vástago que la primera zona. Gracias a ello, la segunda zona puede formar el elemento de transmisión de fuerza axial en el sentido de un tope axial o puede estar dispuesta de forma adyacente a este. Ventajosamente, el elemento de transmisión de fuerza axial está realizado al menos en parte, preferentemente por completo, por la zona escalonada. No es posible un movimiento de la cabeza en el sentido del extremo libre del vástago más allá de este tope axial o queda impedido por unión positiva por este tope. No obstante, es posible que la cabeza pueda moverse en el otro sentido alejándose del tope. No obstante, también puede impedirse un movimiento de este tipo, en particular por un ajuste prensado de la primera zona y/o de la segunda zona, en particular con partes del vástago. Alternativa o adicionalmente esto puede realizarse también preferentemente mediante un destalonamiento, una sobremedida, un retacado u otra deformación elástica/plástica. No obstante, también es posible que no se realice ningún aseguramiento separado de este tipo, siendo asumido este aseguramiento por el contrario por el tramo roscado.

El elemento de acoplamiento comprende ventajosamente al menos un primer tramo y un segundo tramo. El primer tramo y/o el segundo tramo presenta/n ventajosamente respectivamente una superficie envolvente exterior, que delimitan o delimita el elemento de acoplamiento radialmente hacia el exterior. El primer tramo y/o el segundo tramo está/n realizado/s ventajosamente con simetría rotativa alrededor del sentido de extensión del vástago. Dicho de otro modo, el primer tramo puede estar realizado por ejemplo de forma cónica, cilíndrica o en tonel alrededor del sentido de extensión del vástago; gracias a ello resulta una fabricación especialmente sencilla y económica. El sentido de extensión del vástago es en particular el sentido en el que se extiende el vástago y/o en el que se mide la longitud del vástago. Recomendablemente, el diámetro exterior del primer tramo es más grande que el diámetro exterior del segundo tramo. Para este dimensionado, en particular, a este respecto es determinante el diámetro exterior medio del primero o del segundo tramo. Gracias a estos diámetros exteriores diferentes del primer tramo y del segundo tramo puede conseguirse una posibilidad de crear el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial que ocupa especialmente poco espacio constructivo.

Ventajosamente, el primer tramo establece contacto con la primera zona de la escotadura de acoplamiento y/o el segundo tramo establece contacto con la segunda zona de la escotadura de acoplamiento. Recomendablemente, a este respecto el primer tramo forma un ajuste prensado con la primera zona de la escotadura de acoplamiento y/o el segundo tramo con la segunda zona de la escotadura de acoplamiento. Gracias al ajuste prensado puede conseguirse una transmisión de par accionada por fricción entre el vástago y la cabeza entre el primer tramo y la primera zona de la escotadura de acoplamiento y/o entre el segundo tramo y la segunda zona de la escotadura de acoplamiento. Dicho de otro modo, el elemento antagonista de transmisión de par puede estar formado por el primer tramo y/o el segundo tramo del elemento de acoplamiento, realizándose la transmisión del par, en particular exclusivamente, de forma accionada por fricción por el o los ajuste(s) prensado(s). Este tipo de la transmisión de par es especialmente económico, puesto que no deben crearse medios de unión positiva en el primer tramo y en la primera zona de la escotadura de acoplamiento y/o en el segundo tramo y en la segunda zona de la escotadura de acoplamiento. Alternativamente también puede ser preferible que una parte de la transmisión de par se realice por medios de unión positiva y otra parte del par se transmita de forma accionada por fricción.

En una forma de realización ventajosa, el ajuste prensado entre el primer tramo del elemento de acoplamiento y la primera zona de la escotadura de acoplamiento está realizado de tal modo que aumenta la tensión por prensado en el sentido hacia el extremo libre del vástago. Dicho de otro modo, esto puede significar que las presiones causadas por el ajuste prensado sobre la superficie del primer tramo del elemento de acoplamiento y sobre la superficie de la primera zona de la escotadura de acoplamiento están configuradas de tal modo que su valor aumenta en el sentido hacia el extremo libre del vástago. De este modo puede conseguirse un ajuste prensado especialmente fuerte, que puede transmitir también pares elevados de forma segura.

En una forma de realización alternativa o adicionalmente preferible, el ajuste prensado entre el segundo tramo del elemento de acoplamiento y la segunda zona de la escotadura de acoplamiento está realizado de tal modo que aumenta la tensión por prensado en el sentido hacia el extremo libre del vástago. Dicho de otro modo, esto puede significar que las presiones causadas por el ajuste prensado sobre la superficie del segundo tramo del elemento de acoplamiento y sobre la superficie de la segunda zona de la escotadura de acoplamiento están configuradas de tal modo que su valor disminuye en el sentido hacia el extremo libre del vástago. De este modo puede conseguirse que no se forman puntas de tensión en el extremo de la parte que establece contacto del segundo tramo del elemento de acoplamiento en el sentido hacia el extremo libre del vástago. Esto puede conseguirse, por ejemplo, porque el segundo tramo del elemento de acoplamiento está realizado de forma cónica, estando realizado el diámetro de este cono de forma que disminuye en el sentido hacia el extremo libre del vástago. De este modo puede conseguirse un ajuste prensado especialmente fuerte, que puede transmitir también pares elevados de forma segura.

Ventajosamente, un tramo intermedio está dispuesto entre el primer tramo y el segundo tramo del elemento de acoplamiento, realizando ventajosamente el tramo intermedio, en particular por completo, el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial. De este modo puede conseguirse un vástago especialmente compacto. Ventajosamente, este tramo intermedio está realizado parcialmente de forma cónica, puesto que de este modo puede conseguirse una fabricación especialmente sencilla.

Recomendablemente, el primer tramo del vástago está limitado en el sentido hacia el extremo libre del vástago por una primera zona de transición del tramo intermedio. Dicho de otro modo, esto puede significar que el tramo intermedio presenta muy cerca del primer tramo una primera zona de transición. Esta primera zona de transición es, por ejemplo, un chaflán o un escalón. No obstante, la primera zona de transición está formada ventajosamente por un redondeo, presentando este redondeo un primer radio de redondeo. La relación de este primer radio de redondeo al diámetro exterior del primer tramo está situada ventajosamente en un intervalo de 0,01 a 0,4, de forma especialmente preferible en un intervalo de 0,02 a 0,25 y de forma aún más preferible en un intervalo de 0,04 a 0,15. Con una relación de 0,01 a 0,4 resulta una fabricación especialmente sencilla del tramo intermedio. Por el contrario, con una relación de 0,02 a 0,25 puede conseguirse un efecto de entallado especialmente reducido, de modo que puede aumentarse la resistencia del tornillo. Con una relación en el intervalo de 0,04 a 0,15, la solicitante ha encontrado sorprendentemente que resulta una relación especialmente ventajosa entre la resistencia a la fatiga por vibraciones del tornillo, en particular, en caso de una carga pulsante, y la resistencia estática del tornillo.

Alternativa o adicionalmente, el segundo tramo del vástago está limitado preferentemente en el sentido opuesto al sentido hacia el extremo libre del vástago por una segunda zona de transición del tramo intermedio. Dicho de otro modo, esto puede significar que el tramo intermedio presenta muy cerca del segundo tramo una segunda zona de transición. Esta segunda zona de transición es, por ejemplo, un chaflán o un escalón. No obstante, la segunda zona de transición está formada ventajosamente por un redondeo, presentando este redondeo un segundo radio de redondeo. La relación de este segundo radio de redondeo al diámetro exterior del segundo tramo está situada ventajosamente en un intervalo de 0,01 a 0,4, de forma especialmente preferible en un intervalo de 0,02 a 0,25 y de forma aún más preferible en un intervalo de 0,04 a 0,15. Con una relación de 0,01 a 0,4 resulta una fabricación especialmente sencilla del tramo intermedio. Por el contrario, con una relación de 0,02 a 0,25 puede conseguirse un efecto de entallado especialmente reducido, de modo que puede aumentarse la resistencia del tornillo. Con una relación en el intervalo de 0,04 a 0,15, la solicitante ha encontrado sorprendentemente que resulta una relación especialmente ventajosa entre la resistencia a la fatiga por vibraciones del tornillo, en particular, en caso de una carga pulsante, y la resistencia estática del tornillo.

A este respecto es especialmente recomendable que la relación del segundo radio de redondeo al primer radio de redondeo esté situada en un intervalo de 0,8 a 1,8, puesto que de este modo puede conseguirse que pueda realizarse una fabricación especialmente sencilla de estos redondeos. Puede conseguirse una relación de efecto de entallado especialmente óptima cuando la relación del segundo radio de redondeo al primer radio de redondeo está situada en un intervalo de 1,01 a 1,6.

El elemento de acoplamiento puede formar un contratope axial que corresponde al tope axial, cuyo diámetro exterior es más grande que el diámetro exterior del vástago y más grande que el segundo diámetro interior de la escotadura de acoplamiento. El contratope puede presentar ventajosamente un tramo cónico. Por la pareja de tope y contratope se impide el movimiento traslacional axial de la cabeza en el sentido hacia el extremo libre del vástago, que ha de impedirse para la aplicación de la fuerza previa.

La primera zona de la escotadura de acoplamiento puede formar el elemento de transmisión de par. No obstante, también es posible que la segunda zona forme el elemento de transmisión de par. También es posible que las dos zonas formen el elemento de transmisión de par. Estas dos zonas tampoco deben estar dispuestas necesariamente una directamente al lado de la otra. Es decir, también pueden estar dispuestas entre ellas otras zonas, que cumplen otras funciones o ninguna.

El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par pueden estar realizados y dispuestos, en una forma de realización no de acuerdo con la invención, de modo que encajan con unión positiva uno en otro. Una unión positiva de este tipo puede estar realizada, en particular, de tal modo que el elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par pertenecen al tipo de geometría polígono, multidiente, multirredondo o estrella. No obstante, también son posibles otras realizaciones geométricas que facilitan la unión positiva deseada. Un ejemplo es un moleteado. No obstante, también es posible que se elija otro tipo de transmisión de par. A este respecto, una posibilidad de acuerdo con la invención representa la unión accionada por fricción. Esto puede realizarse, en particular, en el sentido de un ajuste con sobremedida.

El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide también un movimiento rotatorio de la cabeza respecto al vástago en el sentido de giro de aflojamiento de la rosca. Esto representa el caso normal, en el que el tornillo puede accionarse de la misma forma sin restricciones en los dos sentidos de giro.

El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par pueden estar realizados respectivamente de forma simétrica en la dirección circunferencial. Esta simetría ha de entenderse de tal modo que el elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par están realizados de tal modo que, con excepción de que en un sentido de giro tiene lugar un aflojamiento y en el otro un apriete de la unión por tornillos, actúan de la misma forma independientemente del sentido de giro.

No obstante, el elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par también pueden estar realizados respectivamente, en una forma de realización no de acuerdo con la invención, de forma asimétrica en la dirección circunferencial. De este modo puede conseguirse una cooperación diferente, según el sentido de giro. La asimetría puede estar realizada, por ejemplo, de tal forma que no se impide un movimiento rotatorio de la cabeza respecto al vástago en el sentido de aflojamiento de la rosca. De este modo se consigue una unión por tornillos asegurada, que no puede ser aflojada por terceros no autorizados o al menos no sin medidas adicionales.

El elemento de transmisión de par y el elemento antagonista de transmisión de par pueden estar realizados de tal modo que determinan el par de apriete máximo del tornillo y, al rebasarse el par de apriete máximo, ya no impiden el movimiento rotatorio de la cabeza respecto al vástago en el sentido de apriete de la rosca. De este modo el tornillo propiamente dicho ofrece una protección contra un par excesivo. Esto impide el apriete de una unión por tornillos más allá del par de apriete máximo.

El vástago del tornillo puede estar hecho de acero altamente resistente o de un material compuesto de fibras (por ejemplo CFRP por sus siglas en inglés). La cabeza del tornillo también puede estar hecha de acero altamente resistente o de un material compuesto de fibras (por ejemplo CFRP). Gracias a la realización en dos partes del tornillo, en principio son concebibles muchos emparejamientos de materiales diferentes, mientras se cumplen los requisitos de resistencia en el sentido de un tornillo de alta resistencia. También puede influir en la elección de materiales el hecho de que se asignen determinadas propiedades eléctricamente conductoras o aislantes a la cabeza y al vástago. Para ello, por ejemplo también metal, en particular acero, puede estar envuelto por una envoltura de plástico aislante. Por ejemplo puede estar realizada la cabeza del tornillo de forma eléctricamente conductora y el vástago del tornillo de forma no conductora. También es posible la constelación invertida.

El nuevo procedimiento sirve para la fabricación de un tornillo de alta resistencia, como se ha descrito anteriormente. En todas las etapas del procedimiento anteriormente descritas, el tornillo puede seguir presentando una o varias de las características anteriormente descritas.

Antes de la etapa del enhebrado de la cabeza mediante la escotadura de acoplamiento en la pieza bruta de vástago, la pieza bruta de cabeza puede conformarse de tal modo en una herramienta de conformado que se produce un contorno de ataque de herramienta. El contorno de ataque de herramienta puede ser un contorno exterior de ataque de herramienta o un contorno interior de ataque de herramienta. Puede ser del tipo de geometría polígono, multidiente o multirredondo.

Después de la etapa de unir la cabeza y el vástago, para impedir un movimiento traslacional axial de la cabeza respecto al vástago, la cabeza puede asegurarse en el vástago en el sentido hacia el extremo libre del vástago. Este aseguramiento puede realizarse por ejemplo mediante un destalonamiento, una sobremedida, un retacado u otra deformación elástica/plástica. No obstante, también es posible que no se realice ningún aseguramiento separado de este tipo, siendo asumido este aseguramiento por el contrario por el tramo roscado.

El procedimiento de conformado para la fabricación mecánica sin virutas del tornillo de alta resistencia es en particular un procedimiento de conformado en frío. El procedimiento se realiza mediante una herramienta de conformado en una prensa de conformado, en particular una prensa multietapa. Durante el conformado de su zona final axial, la pieza bruta de vástago puede quedar sujetada por mordazas de sujeción en la prensa de conformado. El conformado de la zona axial de la pieza bruta de vástago puede realizarse mediante un troquel que realiza un movimiento traslacional.

Para conseguir la alta resistencia del tomillo, este puede someterse durante su fabricación a un tratamiento térmico. El tratamiento térmico puede ser, en particular, un bainitizado (temple austenítico) para generar una estructura de bainita.

El conformado para fabricar el tramo roscado puede hacerse en particular mediante rodadura o laminado. En particular, puede tratarse de un conformado en frío.

El material de partida usado para la fabricación del tornillo de alta resistencia se denomina habitualmente "alambre". El alambre usado para el nuevo tornillo de alta resistencia puede estar hecho de acero no bonificado conformable en frío y presentar un contenido de carbono de aproximadamente entre el 0,2 % y el 0,6 % o de aproximadamente entre el 0,2 % y el 0,5 %. El acero puede presentar partes aleantes, en particular Cr, Mo, Mn, Ni, V, Nb o Ti, en particular de un total de más de aproximadamente el 1,1 %.

Este nuevo tornillo de alta resistencia puede presentar una estructura de bainita, que se produjo en particular al menos en parte por bainitizado. La estructura de bainita conduce a una resistencia a la tracción muy elevada con una ductilidad también muy elevada. Esta elevada ductilidad o tenacidad distingue a la estructura de bainita sustancialmente de una estructura de martensita, que en el estado de la técnica de forma conocida se produce mediante temple con posterior revenido. En el temple austenítico, el temple se produce, en cambio, mediante un rápido enfriamiento desde la fase austenita mediante una transformación isotérmica de la estructura en la fase bainita. A este respecto, la pieza, en particular el tornillo, permanece a una temperatura isotérmica en un baño salino hasta que la transformación de estructura de austenita a bainita ha concluido a lo largo de toda la sección transversal. El proceso de revenido necesario en el temple martensítico puede suprimirse preferentemente. Con ello, también se reduce la tendencia a la deformación de temple.

Perfeccionamientos ventajosos de la invención se desprenden de las reivindicaciones, la descripción y los dibujos. Las ventajas mencionadas en la descripción de características y de combinaciones de varias características únicamente se indican a modo de ejemplo y pueden actuar como alternativa o de manera acumulativa, sin que las ventajas tengan que conseguirse forzosamente por formas de realización de acuerdo con la invención. Sin que con ello se modifique el objeto de las reivindicaciones adjuntas, con respecto al contenido de divulgación de los documentos de solicitud originales y de la patente, se cumple lo siguiente: características adicionales se desprenden de los dibujos - en particular de las geometrías representadas y las dimensiones relativas de varios componentes entre sí, así como de su disposición relativa y unión activa. La combinación de características de diferentes formas de realización de la invención o de características de diferentes reivindicaciones es también posible de manera diferente a las remisiones elegidas de las reivindicaciones. Esto se refiere también a aquellas características que están representadas en dibujos independientes o se mencionan en su descripción. Estas características también pueden combinarse con características de diferentes reivindicaciones. Igualmente en las reivindicaciones pueden suprimirse características expuestas para formas de realización adicionales de la invención.

Las características mencionadas en las reivindicaciones y la descripción han de entenderse con respecto a su número de tal modo que exactamente este número o un número mayor que el número mencionado está presente, sin que se requiera un uso explícito de la locución adverbial "al menos". Esto significa que cuando se habla, por ejemplo, de una rosca, esto debe entenderse de tal modo que está presente exactamente una rosca, dos roscas o más roscas. Estas características pueden completarse por medio de otras características o ser las únicas características de las que se compone el respectivo producto.

Las referencias contenidas en las reivindicaciones no representan ninguna restricción del alcance de los objetos protegidos por las reivindicaciones. Estas sirven únicamente para el fin de hacer fácilmente comprensibles las reivindicaciones.

Breve descripción de las figuras

A continuación, se explica y describe adicionalmente la invención con la ayuda de ejemplos de realización preferentes representados en las figuras. A este respecto, los medios de unión positiva mostrados en las figuras 1-20 y 23-29 para la transmisión de par entre la cabeza y el vástago no entran dentro de la redacción de las reivindicaciones.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una primera forma de realización a modo de ejemplo del nuevo tornillo de alta resistencia.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva ampliada de una parte del tornillo de acuerdo con la figura 1. La figura 3 muestra una vista en perspectiva en parte suprimida de una parte del tornillo de acuerdo con la figura 2.

La figura 4 muestra una vista en corte de una parte del tornillo de acuerdo con la figura 1.

La figura 5 muestra una vista en corte de una segunda forma de realización a modo de ejemplo del tornillo. La figura 6 muestra una vista en corte de una tercera forma de realización a modo de ejemplo del tornillo. La figura 7 muestra una vista en perspectiva de otra forma de realización del tornillo.

La figura 8 muestra una vista en perspectiva en parte suprimida del tornillo de acuerdo con la figura 7.

La figura 9 muestra una vista en perspectiva de una parte de una primera forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 10 muestra una vista en perspectiva de una parte de una segunda forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 11 muestra una vista en perspectiva de una parte de una tercera forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 12 muestra una vista en perspectiva de una parte de una cuarta forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 13 muestra una vista en perspectiva de una parte de una quinta forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 14 muestra una vista en perspectiva de una parte de una sexta forma de realización del elemento de acoplamiento del vástago del tornillo.

La figura 15 muestra una vista de una primera forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 16 muestra una vista de una segunda forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 17 muestra una vista de una tercera forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 18 muestra una vista de una cuarta forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 19 muestra una vista de una quinta forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 20 muestra una vista de una sexta forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 21 muestra una vista en perspectiva en parte suprimida de otra forma de realización a modo de ejemplo del nuevo tornillo.

La figura 22 muestra otra vista del tornillo de acuerdo con la figura 21.

La figura 23 muestra una vista en perspectiva de otra forma de realización a modo de ejemplo del nuevo tornillo.

La figura 24 muestra una vista en perspectiva en parte suprimida del tornillo de acuerdo con la figura 23. La figura 25 muestra una vista en perspectiva de otra forma de realización a modo de ejemplo de la cabeza del tornillo con una escotadura de acoplamiento.

La figura 26 muestra una vista en corte lateral de la cabeza del tornillo de acuerdo con la figura 25.

La figura 27 muestra otra vista de la cabeza del tornillo de acuerdo con la figura 25.

La figura 28 muestra una vista en perspectiva de una forma de realización a modo de ejemplo del vástago del tornillo que pertenece a la cabeza de acuerdo con las figuras 25-27.

La figura 29 muestra una vista lateral del vástago de acuerdo con la Figura 28.

La figura 30A muestra una primera etapa de una forma de realización a modo de ejemplo del nuevo procedimiento para fabricar el tornillo.

La figura 30B muestra una segunda etapa del nuevo procedimiento.

La figura 30C muestra una tercera etapa del nuevo procedimiento.

La figura 30D muestra una cuarta etapa del nuevo procedimiento.

La figura 30E muestra una quinta etapa del nuevo procedimiento.

Descripción de las figuras

Las figuras 1-4 muestran diferentes vistas de una primera forma de realización a modo de ejemplo de un tornillo de alta resistencia 1. El tornillo 1 es un tornillo de alta resistencia 1 con una resistencia a la tracción de al menos 800 N/mm2, en particular un tornillo de resistencia ultraalta 1 con una resistencia a la tracción Rm de al menos 1.400 N/mm2. Lo mismo es válido para las otras formas de realización del tornillo 1.

El tornillo 1 presenta una cabeza 2 y un vástago 3. La cabeza 2 y el vástago 3 están realizados como componentes separados, que se fabricaron en primer lugar de forma materialmente separada y se unieron a continuación entre sí.

La cabeza 2 presenta un contorno de ataque de herramienta 4, que sirve para el accionamiento de la cabeza en el sentido de apretar o aflojar una unión por tornillos realizada con el tornillo 1. En el presente caso se trata de un contorno exterior de ataque de herramienta. No obstante, en lugar de ello también podría tratarse de un contorno interior de ataque de herramienta. También son posibles combinaciones de los dos tipos de contorno. En el ejemplo representado, el tipo de geometría del contorno de ataque de herramienta es un hexágono. No obstante, también son posibles otros tipos de geometría.

El vástago 3 presenta un extremo libre 5 orientado en el sentido opuesto a la cabeza 2. En el vástago 3 está dispuesto un tramo roscado 6 con una rosca 7. En el presente caso está dispuesto en la zona del extremo libre 5. No obstante, alternativa o adicionalmente también podría estar dispuesto en otro lugar del vástago 3. En el ejemplo representado, la rosca 7 es una rosca métrica ISO. No obstante, en lugar de ello también podría tratarse de una rosca en pulgadas.

La cabeza 2 y el vástago 3 del tornillo 1 están realizados como partes materialmente separadas. Para ello, la cabeza 2 presenta una escotadura de acoplamiento 8 dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial 9 y un elemento de transmisión de par 10. El vástago 3 presenta de forma correspondiente un elemento de acoplamiento 11 dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial 12 y un elemento antagonista de transmisión de par 13. El elemento de acoplamiento 11 encaja en la escotadura de acoplamiento 8 para establecer la unión entre la cabeza 2 y el vástago 3. El elemento antagonista de transmisión de par 13 puede presentar al respecto medios de unión positiva, como un polígono, un multidiente o un multirredondo. Alternativa y preferentemente, el elemento antagonista de transmisión de par también puede estar formado por que forma un ajuste prensado con el elemento de transmisión de par para conseguir la transmisión de par accionada por fricción de acuerdo con la invención.

El elemento de transmisión de fuerza axial 9 y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial 12 están realizados y dispuestos de modo que encajan con unión positiva uno en otro de forma que se impide un movimiento traslacional axial de la cabeza 2 respecto al vástago 3 en el sentido opuesto al extremo libre 5 del vástago 3. El elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide un movimiento rotatorio de la cabeza 2 respecto al vástago 3 en el sentido de giro de apriete de la rosca 7. En el presente caso, encajan con unión positiva uno en otro. No obstante, también son posibles otras formas de transmisión de par, por ejemplo una unión no positiva o una unión accionada por fricción.

La escotadura de acoplamiento 8 está realizada de forma escalonada y presenta una primera zona 14 con un primer diámetro interior 15 y una segunda zona 16 con un segundo diámetro interior 17. El primer diámetro interior 15 es más grande que el segundo diámetro interior 17, estando dispuesta la segunda zona 16 más cerca del extremo libre 5 del vástago 3 que la primera zona 14. De esta forma, la segunda zona 16 puede formar el elemento de transmisión de fuerza axial 9 en el sentido de un tope axial. No obstante, en la situación representada en la figura 4, el elemento de transmisión de fuerza axial 9 está realizado por la zona escalonada que está en contacto con el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial 12, estando formado el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial 12 por un tramo intermedio que se encuentra entre el primer tramo 14a y el segundo tramo 16a del elemento de acoplamiento. La primera zona 14 establece a este respecto contacto con el primer tramo 14a del elemento de acoplamiento 11 y la segunda zona 16 con el segundo tramo 16a del elemento de acoplamiento 11.

El elemento de acoplamiento 11 forma un contratope axial que corresponde al tope, cuyo diámetro exterior es más grande que el diámetro exterior del vástago 3 y más grande que el segundo diámetro interior 17 de la escotadura de acoplamiento 8.

La primera zona 14 forma el elemento de transmisión de par 10. No obstante, el elemento de transmisión de par 10 podría estar formado adicional o alternativamente también por la segunda zona 17 o por otra parte.

En el presente caso, el elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 son del tipo de geometría polígono y, en particular, hexágono. No obstante, también son posibles otros tipos de geometría.

El elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide un movimiento rotatorio de la cabeza 2 respecto al vástago 3 en el sentido de giro de aflojamiento de la rosca 7. En el presente caso, el elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 están realizados respectivamente de forma simétrica en la dirección circunferencial. Gracias a ello, la transmisión de par tiene lugar de la misma forma, independientemente del sentido de giro. No obstante, también es posible que el elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 estén realizados respectivamente de forma asimétrica en la dirección circunferencial. Esto se explicará con mayor detalle más adelante con ayuda de las figuras 25-29.

Para evitar repeticiones innecesarias, en las siguientes explicaciones de las otras formas de realización del nuevo tornillo 1 no vuelve a decirse nuevamente todo lo que se ha explicado respecto a la primera forma de realización a modo de ejemplo del tornillo 1 de acuerdo con las figuras 1-4. Se remite respecto a todo a estas explicaciones, siempre que no se haga referencia a la diferencia correspondiente entre las formas de realización.

En la figura 5 está representada una vista que corresponde a la figura 4 de una segunda forma de realización a modo de ejemplo del tornillo 1. En este caso, la escotadura de acoplamiento 8 y el elemento de acoplamiento 11 están realizados de otra manera. El elemento de transmisión de par 10 no está dispuesto en la primera zona 14 sino en la segunda zona 16. Por lo tanto, la transmisión de par tiene lugar en la zona del extremo de la cabeza 2, que está orientado en el sentido hacia el extremo libre 5 del vástago 3.

En la figura 6 está representada una tercera forma de realización a modo de ejemplo del tornillo 1. Allí puede verse que la cabeza 2 también puede presentar un collar 18 realizado más largo en la dirección axial. La transmisión de par tiene lugar en este caso sobre todo en la zona del collar 18 de la cabeza 2.

Las figuras 7 y 8 muestran vistas de otra forma de realización a modo de ejemplo del tornillo 1. En este caso se trata de un tornillo 1 con dos tramos roscados 6. La cabeza 2 está dispuesta entre estos dos tramos roscados 6. Por lo demás, la escotadura de acoplamiento 8 y el elemento de acoplamiento 11 están realizados de la misma manera que en la primera forma de realización anteriormente descrita del tomillo 1.

Las figuras 9-14 muestran diferentes ejemplos para la realización del elemento de acoplamiento 11 del vástago 3. En la figura 9, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado como hexágono. En la figura 10, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado en otra configuración con doce superficies funcionales. En la figura 11, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado como bihexágono. En la figura 12, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado como multidiente de doce dientes. En la figura 13, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado como estrella de doce puntas. En la figura 14, el elemento antagonista de transmisión de par 13 está realizado como multirredondo de seis redondos.

Las figuras 15-20 muestran diferentes formas de realización de la cabeza 2 del tornillo 1. En la figura 15, el elemento de transmisión de par 10 de la escotadura de acoplamiento 8 de la cabeza 2 está realizado como hexágono. En la figura 16 se trata de una estrella de doce puntas. En la figura 17 se trata de un multidiente de doce dientes. En la figura 18 se trata de un bihexágono. En la figura 19 se trata de otra configuración con doce superficies funcionales. En la figura 20 se trata de un multirredondo de seis redondos.

En las figuras 21 y 22 se muestra una forma de realización a modo de ejemplo del nuevo tornillo 1, en el que la transmisión de par no está realizada por una unión positiva sino por una unión no positiva. El elemento de acoplamiento 11 presenta, por lo tanto, una sobremedida determinada respecto a la escotadura de acoplamiento 8 y se introduce en la escotadura de acoplamiento 8 en el sentido de conseguirse un ajuste con sobremedida. Este ajuste prensado existe a este respecto en el ejemplo representado tanto entre la primera zona 14 y el primer tramo 14a como entre la segunda zona 16 y el segundo tramo 16a, de modo que el elemento de transmisión de par 10 al igual que el elemento antagonista de transmisión de par 13 quedan formados respectivamente por las superficies que participan en este o estos ajustes prensados o forma o forman las superficies correspondientes.

Las figuras 23 y 24 muestran otra forma de realización a modo de ejemplo del nuevo tornillo 1. En este caso, el contorno de ataque de herramienta 4 del tornillo 1 está realizado como contorno interior de ataque de herramienta.

Las figuras 25-29 muestran diferentes vistas de otra forma de realización a modo de ejemplo del tornillo 1 o de la cabeza 2 y del vástago 3. En este caso, el elemento de transmisión de par 10 y el elemento antagonista de transmisión de par 13 están realizados respectivamente de forma asimétrica en la dirección circunferencial. La asimetría se elige a este respecto de tal modo que el par se transmite de forma segura en el sentido de giro de apriete de la rosca 7, mientras que, por las superficies inclinadas del elemento de transmisión de par 10, no tiene lugar una transmisión de par de este tipo en el sentido de aflojamiento de la rosca 7.

Las figuras 30A-30E muestran en una representación simplificada un procedimiento de conformado a modo de ejemplo para la fabricación mecánica de un tornillo de alta resistencia 1 anteriormente descrito. En la figura 30A está representada una pieza bruta de vástago 19. En la figura 30B se enhebra en esta pieza bruta de vástago 19 una cabeza 2 mediante su escotadura de acoplamiento 8. Esta cabeza 2 se fabricó previamente a partir de una pieza bruta de cabeza en una herramienta de conformado. No obstante, la cabeza 2 también podría enhebrarse en una etapa posterior del procedimiento en la pieza bruta de vástago 19 o el vástago 3. En la figura 30C, la pieza bruta de vástago 19 se sujeta mediante mordazas de sujeción 20 y se conforma mediante un troquel 21 que realiza un movimiento traslacional en una pieza de tal forma que se obtiene el elemento de acoplamiento 11. Esto está representado en la figura 30D. La pieza bruta de vástago 19 se convirtió de este modo en el vástago 3. En la figura 30E está representada la situación después de la unión de cabeza 2 y vástago 3 mediante desplazamiento traslacional de la cabeza 2 en la zona del elemento de acoplamiento.

Lista de referencias

1 Tornillo

2 Cabeza

3 Vástago

4 Contorno de ataque de herramienta

5 Extremo libre

6 Tramo roscado

7 Rosca

8 Escotadura de acoplamiento

9 Elemento de transmisión de fuerza axial / zona escalonada

10 Elemento de transmisión de par

11 Elemento de acoplamiento

12 Elemento antagonista de transmisión de fuerza axial / tramo intermedio

13 Elemento antagonista de transmisión de par

14 Primera zona

14a Primer tramo

15 Primer diámetro interior

Segunda zona

a Segundo tramo Segundo diámetro interior Collar

Pieza bruta de vástago Mordazas de sujeción Troquel

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Tomillo de alta resistencia (1) con

una cabeza (2) con un contorno de ataque de herramienta (4),

un vástago (3) con un extremo libre (5) orientado en el sentido opuesto a la cabeza (2), estando dispuesto un tramo roscado (6) con una rosca (7) en el vástago (3), estando realizada la rosca (7) como rosca métrica ISO o rosca en pulgadas,

estando realizados la cabeza (2) y el vástago (3) como partes materialmente separadas,

presentando la cabeza (2) una escotadura de acoplamiento (8) dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial (9) y un elemento de transmisión de par (10),

presentando el vástago (3) un elemento de acoplamiento (11) dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial (12) y un elemento antagonista de transmisión de par (13),

encajando el elemento de acoplamiento (11) en la escotadura de acoplamiento (8), estando realizados y dispuestos el elemento de transmisión de fuerza axial (9) y el elemento antagonista de transmisión de fuerza axial (12) de modo que encajan con unión positiva uno en otro, en particular de forma no separable, de forma que se impide o queda impedido un movimiento traslacional axial de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido opuesto al extremo libre (5) del vástago (3) y por que el elemento de transmisión de par (10) y el elemento antagonista de transmisión de par (13) están realizados y dispuestos de modo que encajan uno en otro de forma que se impide o queda impedido de forma accionada por fricción un movimiento rotatorio de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido de giro de apriete de la rosca (7).

2. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con la reivindicación 1, estando realizada la escotadura de acoplamiento (8) de forma escalonada y presentando una primera zona (14) con un primer diámetro interior (15) y una segunda zona (16) con un segundo diámetro interior (17), siendo el primer diámetro interior (15) más grande que el segundo diámetro interior /17) y

estando dispuesta la segunda zona (16) más cerca del extremo libre (5) del vástago (3) que la primera zona (14).

3. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con la reivindicación 2, formando la segunda zona (14) el elemento de transmisión de fuerza axial (9) en el sentido de un tope axial.

4. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con la reivindicación 3, formando el elemento de acoplamiento (11) un contratope axial que corresponde al tope axial, cuyo diámetro exterior es más grande que el diámetro exterior del vástago (3) y más grande que el segundo diámetro interior (17) de la escotadura de acoplamiento (8).

5. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, formando la primera zona (14) el elemento de transmisión de par (10).

6. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, formando la segunda zona (16) el elemento de transmisión de par (10).

7. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando realizados el elemento de transmisión de par (10) y el elemento antagonista de transmisión de par (13) respectivamente de forma simétrica en la dirección circunferencial.

8. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando realizados el elemento de transmisión de par (10) y el elemento antagonista de transmisión de par (13) de tal modo que determinan el par de apriete máximo del tornillo (1) y, al rebasarse el par de apriete máximo, ya no impiden el movimiento rotatorio de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido de apriete de la rosca (7).

9. Tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando hecho el vástago (3) de acero altamente resistente o de un material compuesto de fibras y la cabeza (2) de acero altamente resistente o de un material compuesto de fibras.

10. Procedimiento de conformado para la fabricación mecánica de un tornillo de alta resistencia (1) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores a partir de una pieza bruta de cabeza y una pieza bruta de vástago (19), con las etapas:

- conformado de la pieza bruta de cabeza en una herramienta de conformado de tal modo que se produce una cabeza (2) de un tornillo (1) con una escotadura de acoplamiento (8) dispuesta radialmente en el interior con un elemento de transmisión de fuerza axial (9) y un elemento de transmisión de par (10),

- enhebrado de la cabeza (2) mediante la escotadura de acoplamiento (8) en una pieza bruta de vástago (19), - conformado de una parte de la pieza bruta de vástago (19) de tal modo en una herramienta de conformado que se produce un vástago (3) con un elemento de acoplamiento (11) dispuesto radialmente en el exterior en su circunferencia exterior con un elemento antagonista de transmisión de fuerza axial (12) y un elemento antagonista de transmisión de par (13), y

- unión de cabeza (2) y vástago (3) mediante desplazamiento traslacional de la cabeza (2) de modo que el elemento de acoplamiento (11) encaja en la escotadura de acoplamiento (8).

11. Procedimiento de conformado de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado además por las siguientes etapas:

- antes de la etapa del enhebrado: conformado de la pieza bruta de tal modo en una herramienta de conformado que se produce un contorno de ataque de herramienta (4) y/o

después de la etapa de la unión: aseguramiento de la cabeza (2) en el vástago (3) para impedir un movimiento traslacional axial de la cabeza (2) con respecto al vástago (3) en el sentido hacia el extremo libre (5) del vástago (3), y/o

siendo el conformado en cada caso un conformado en frío, y/o

realizándose el conformado de la parte de la pieza bruta de vástago (19) mediante un troquel (21) que realiza un movimiento traslacional, y/o

sujetándose la pieza bruta de vástago (19) durante el conformado mediante mordazas de sujeción (20).