MXPA98002614A - Elemento de union autotaladrante y formador de rosca - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a elemento de conexión formado de rosca yautoperforador que comprende un vástago de tornillo y una punta de tornillo que se hace cónico hacia un extremo puntiagudo, asícomo una rosca que estáal menos en parte extendida a lo largo del vástago de tornillo y a lo largo de la punta de tornillo hasta el extremo puntiagudo, la punta de tornillo tiene una sección transversal esencialmente poligonal a lo largo de al menos una región parcial de su longitud axial, y en donde el filete se construye como una porción radialmente saliente que tiene una forma helicoidal con un borde de filete exterior, en donde el borde del filete, cuando se ve en una proyección axial, forma una espiral en la región de la punta de tornillo conforme el radio del borde del filete exterior disminuye continuamente, y en la región del vástago del tornillo el borde del filete exterior continúa con un radio constante y en la forma de un círculo.

Description

ELEMENTO DE UNION AUTOTALADRANTE Y FORMADOR DE ROSCA Descripción de la Invención La presente invención se relaciona con un elemento de unión autotaladrante y formador de rosca, en particular un tornillo, con un vastago roscado y una punta roscada que va adelgazando hasta un extremo puntiagudo, así como también con una rosca de uno o varios hilos que se extiende cuando menos parcialmente a lo largo del vastago roscado y a lo largo de la punta roscada, hasta un extremo puntiagudo. Tal elemento de unión se conoce a través del escrito de patente alemana DE 33 35 092 Al. Este tipo de elementos de unión, en particular los tornillos, sirven para ser atornillados directamente en los materiales suaves, como por ejemplo materiales de madera de todo tipo, y ésto sin taladrar previamente un agujero de guía para el atornillamiento. El tornillo se atornilla directamente dentro del material, mediante lo cual se logra un efecto de desplazamiento de material sin formación de viruta. El tornillo queda entonces alojado dentro del material con inclusión de la punta roscada, de manera que en la función de sujeción participa la totalidad de la rosca hasta la punta, y debido a ello se logran elevados momentos de desatornilla iento y elevadas fuerzas o momentos de extracción. El tornillo conocido tiene un momento reducido de atornillamiento debido a una conformación ondulada de la arista de la rosca, siendo que la punta roscada actúa como una especie de herramienta de roce a lo largo de la rosca que se extiende hasta el extremo puntiagudo. Este tornillo ha dado muy buenos resultados en la práctica. El escrito de patente alemana DE 195 32 874 Al describe un elemento de unión muy parecido, siendo que adicionalmente en la región de la punta se extiende sobre su periferia, en la dirección longitudinal del tornillo, cuando menos una zona de arista de roce a lo largo de cuando menos una extensión parcial de la punta del tornillo. La zona de roce tiene un ligero efecto formador de viruta. El escrito de patente norteamericana US 3 246 556 describe un tornillo formador de rosca, que sin embargo no es autotaladrante, para materiales de chapa delgados, es decir, para ser atornillado en un agujero de guía previamente taladrado (agujero piloto) . Para éste propósito éste tornillo conocido esta conformado por dos secciones cuya configuración y función son fundamentalmente distintas, específicamente un sección formadora de rosca del lado terminal o de la punta, y una sección de sujeción que colinda con ella. La sección de sujeción esta constituida por un vastago cilindrico con una rosca que se extiende en forma circular y en forma de línea de tornillo. La sección formadora de rosca tiene en cambio una sección transversal triangular equilateral, siendo que en esta zona también la arista exterior de la rosca presenta un recorrido correspondientemente triangular. La sección formadora de rosca únicamente sirve para formar una rosca sin arranque de viruta con un momento reducido de atornillamiento en un agujero de guía de un material de chapa delgado, en el cual posteriormente se alojará únicamente una parte de la rosca de la sección de sujeción. Es decir que la sección formadora de rosca no coadyuva a la función de sujeción, sino que los momentos de desatornillamiento y de extracción son determinados exclusivamente por la sección de sujeción. La presente inve ción tiene por objeto la tarea de crear un elemento de unión del tipo bajo consideración que sea particularmente adecuado para ser atornillado de manera directa sin taladro previo en materiales blandos, como madera, placas de aglomerado, materiales en capas y lo similar, en donde con un un momento reducido de apriete se logra un elevado momento de desatornillamiento y extracción. De conformidad con la invención esto se logra procediendo de manera que la punta roscada presenta una sección transversal esencialmente poligonal cuando menos en una zona parcial de su longitud axial, siendo que la rosca esta conformada como una elevación que se extiende en forma de línea de tornillo con una arista exterior en la rosca y, la arista de la rosca - vista en proyección axial - se extiende a lo largo de la región de la punta roscada en forma de espiral con radio decreciente así como se extiende en forma circular con radio constante en la región del vastago roscado. En el caso de la sección transversal poligonal se trata de una sección transversal triangular, cuadrada o pentagonal, la cual en una forma de diseño preferida tiene superficies laterales ante todo arqueadas en forma convexa y/o eventualmente esquinas redondeadas. Para éste propósito resulta conveniente si la región con la sección transversal sustancialmente poligonal se extiende en cada caso hasta el final puntiagudo de la punta roscada, y ésto con un área de superficie que tiende a cero hasta el final. Mediante la configuración de conformidad con la invención se evita prácticamente en forma completa la formación de viruta al atornillar. Más bien la acción autotaladrante del elemento de unión de conformidad con la invención se basa en que la punta roscada presiona hacía adentro el material en razón de la forma poligonal de la sección transversal de su núcleo al lograrse un buen efecto de desplazamiento radial debido a los momentos crecientes y decrecientes durante la rotación. No obstante se logra un elevado momento de desatornillamiento (elevada fuerza de sujeción) debido a que después del atornillamiento el material blando desplazado prácticamente se ciñe contra la sección transversal poligonal, de manera que fundamentalmente se logra una unión positiva de forma o cuando menos un cierre de arrastre de forma. En razón de la arista de la rosca que se extiende ininterrumpidamente en forma circular o bien en forma de espiral, en el estado atornillado de la rosca que se encuentra entonces alojada dentro del material con inclusión de la punta roscada está garantizado un elevado momento de extracción o bien una elevada fuerza de extracción. Esto significa que el elemento de unión de conformidad con la invención únicamente tiene una sección de sujeción en vista de que la punta roscada también participa en la función de sujeción, siendo que sin embargo esta garantizado un momento de atornillamiento convenientemente pequeño debido al diseño particular de la punta roscada. Otras características ventajosas del diseño de la invención están contenidos en las reivindicaciones subordinadas así como también en la dsecripción siguiente: En base a un ejemplo de realización preferido representado en el dibujo se explicara a continuación con más detalle la invención. Se muestra en la fig. 1 una vista en alzado lateral en fuerte aumento de una parte del lado de la punta de un elemento de unión de conformidad con la invención, en la fig. 2 una sección transversal en el plano II-II según la figura 1, en la fig. 3 una sección transversal en el plano III-III según la figura 1, y en la fig. 4 una sección transversal en el plano IV-IV según la figura 1. El elemento de unión ejemplificado en el dibujo puede estar configurado como tornillo 1 con un vastago 2 roscado, una punta 6 roscada con sección transversal decreciente hasta un final 4 puntiagudo y, una cabeza de tornillo no representada en la figura 1, la cual puede tener una ranura o una ranura en cruz o punto de ataque similar para un desarmador. Cuando menos a lo largo de una parte del vastago 2 roscado así como también a lo largo de la punta 6 roscada hasta el final 4 de la punta se extiende una rosca 8 de uno o varios hilos. En el ejemplo de realización mostrado se trata de una rosca de un solo paso de tornillo, la cual esta configurada como una elevación en forma de línea de tornillo sobre el vastago 2 y la punta 6.

El vastago 2 roscado esta configurado sustancialmente en forma cilindrica, es decir que tiene un diámetro del núcleo esencialmente constante a todo lo largo. La punta 6 puede colindar directamente con el vastago 2; sin embargo, en el ejemplo de realización preferido de la invención que se representa, axialmente entre el vastago 2 roscado y la punta 6 roscada se encuentra dispuesta una sección de transición 10 que de preferencia presenta una sección transversal constante a todo lo largo. De conformidad con la invención esta ahora previsto que la punta 6 roscada tenga una sección transversal del núcleo esencialmente poligonal cuando menos en una región parcial de su longitud axial. De conformidad con las figuras 3 y 4 se trata preferentemente de una sección transversal esencial emte triangular con superficies 12 laterales y esquinas 14, siendo que de preferencia cuando menos las superficies 12 laterales están arqueadas en forma convexa. Convenientemente las esquinas 14 estarán ligeramente redondeadas. Tal y como se representa, en el caso de la sección transversal se trata especialmente de la forma básica de un triángulo equilátero (regular) . En forma alternativa a lo acabado de exponer se encuentran dentro del alcance de la invención una variedad casi infinita de formas poligonales, por ejemplo cuadrados o pentágonos. En el ejemplo de realización preferido la punta 6 roscada tiene una longitud total de aproximadamente 3 a 4, en particular 3 1/2 , pasos de tornillo (alturas de paso) . En ésto resulta conveniente que la punta 6 roscada comprenda dos secciones 6a y 6b con diferentes ángulos a y ß de la punta. Para ésto el ángulo a de la punta en la sección extrema 6a en que se encuentra el final 4 de la punta convenientemente es mayor que el ángulo ß de la punta en la sección colindante 6b de la punta. La longitud total de la punta 6 roscada se divide para éste propósito preferentemente de tal manera, que la sección extrema 6a tiene una longitud de aproximadamente 1 1/2 hilos y la sección colindante 6b de la punta tiene una longitud de aproximadamente 2 hilos. En lo que se refiere a la sección de transición 10 preferida ya anteriormente mencionada, su sección transversal corresponde de preferencia a la sección transversal de la región de la punta 6 roscada que colinda con la sección de transición 10; ver la figura 2. La longitud de la sección de transición 10 corresponde aproximadamente a tres pasos de tornillo completos. La sección transversal de la sección de transición 10 define convenientemente con sus esquinas del polígono 14 un círculo envolvente (no representado) cuyo diámetro es menor/igual, pero especialmente casi igual, al diámetro del vastago 2 roscado cilindrico. La rosca 8 configurada como elevación que se extiende en forma de línea de tornillo con una sección transversal puntiaguda aproximadamente triangular tiene una arista 8a exterior de la rosca, la cual de conformidad con la invención se extiende fundamentalmente en forma circular, o sea que no en forma análoga a la sección transversal poligonal del núcleo, y en la región de la punta 6 roscada se extiende en forma de espiral con radio decreciente en virtud de los ángulos a, ß, de la punta (ver figuras 3 y 4) . En la región del vastago 2 roscado y eventualmente de la sección de transición 10, la arista 8a exterior de la rosca se extiende con radio constante debido a las secciones transversales esencialmente constantes, o sea que en forma circular en la proyección axial (figura 2). En la forma de realización preferida de la invención ejemplificada en la figura 1, la arista 8a de la rosca 8 esta conformada de tal manera en forma ondulada cuando menos en la región de la punta 6 roscada - pero de preferencia también en una región parcial del vastago 2 que tiene en especial cuando menos uno a dos pasos de tornillo completos y que colinda con la punta 6 roscada - que existe una secuencia de cimas 16 de onda y de concavidades 18 de onda (vistas en dirección radial) . En la zona de las concavidades 18 de onda de preferencia se encuentran configurados en la región del flanco de la rosca 8 rebajos 20 axiales, y ésto en uno de los flancos o - como esta representado - en ambos flancos de la rosca 8. Esta configuración - en sí conocida - se ejemplifica únicamente en la figura 1, más no en las figuras 2 a 4. Además es ventajoso si la rosca 8 se diseña de tal manera en lo que se refiere a su altura radial con respecto a la respectiva sección transverslal del núcleo, que en cada caso entre la sección transversal d del núcleo y el correspondiente diámetro exterior D de la rosca 8 resulta una proporción de d = aproximadamente 0.6 D. Contrariamente a ésto, en el caso de los tornillos usuales para madera y chapa por regla general es válido que d = cuando menos 0.7 D. Finalmente, la rosca 8 de conformidad con la invención también posee un perfil de rosca especial con un ángulo ? de los flancos en la gama de 30° a 40°, en particular de aproximadamente 35°, en tanto que los tornillos de norma usuales tienen un ángulo del flanco de 60°. Queremos hacer notar que en las figuras 2 a 4 el ángulo ? del flanco se representa en cada caso un poco demasiado más grande, puesto que el perfil de la rosca esta cortado en forma inclinada con respecto a la evolución en forma de línea de tornillo de la rosca 8. La invención no se limita a los ejemplos de realización representados y descritos, sino que abarca también todos los diseños que actúan de la misma manera en el sentido de la invención. Además, la invención hasta ahora todavía no se limita a la combinación de características que se definen en la reivindicación 1, sino que se puede definir por cualquier otra combinación de características determinadas que se pretenda de todas las características individuales reveladas en su totalidad. Esto significa que fundamentalmente se puede prácticamente omitir cada característica individual de la reivindicación 1, o se puede sustituir por cuando menos otra característica individual revelada en otra parte de la solicitud. En cuanto a ésto se refiere, la reivindicación 1 deberá considerarse únicamente como un primer intento de formulación para la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Elemento de unión autotaladrante y formador de rosca, en particular tornillo, con un vastago roscado y una punta roscada que va adelgazando hasta un extremo puntiagudo, así como también con una rosca de uno o varios hilos que se extiende cuando menos parcialmente a lo largo del vastago roscado y a lo largo de la punta roscada hasta un extremo puntiagudo, caracterízado por el hecho de que la punta roscada presenta una sección transversal esencialmente poligonal cuando menos en una zona parcial de su longitud axial, siendo que la rosca esta conformada como una elevación que se extiende en forma de línea de tornillo con una arista exterior de la rosca y, la arista de la rosca - vista en proyección axial - se extiende a lo largo de la región de la punta roscada en forma de espiral con radio decreciente así como se extiende en forma circular con radio constante en la región del vastago roscado. Elemento de unión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la sección transversal poligonal, en particular triangular, cuadrada o pentagonal de la punta roscada tiene superficies laterales arqueadas en forma convexa y/o esquinas redondeadas. Elemento de unión de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la región con la sección transversal esencialmente poligonal se prolonga hasta el extremo puntiagudo de la punta roscada, y ésto con un área de superficie que tiende a cero hacía el extremo. Elemento de unión de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la región la punta roscada esta compuesta por dos secciones con diferentes ángulos de la punta, siendo que en especial el ángulo de la punta en la sección en que se encuentra el extremo de la punta convenientemente es mayor que el ángulo de la punta en la sección colindante de la punta. Elemento de unión de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que entre el vastago roscado en especial esencialmente cilindrico y la punta roscada se encuentra dispuesta una sección de transición, siendo que la sección de transición tiene a lo largo de su longitud axial una sección transversal constante, en especial correspondiente con la sección transversal esencialmente poligonal de la región colindante de la punta roscada. Elemento de unión de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la sección transversal de la sección de transición define con sus esquinas del polígono un círculo envolvente cuyo diámetro es menor/igual, pero especialmente casi igual, al diámetro del vastago roscado cilindrico. Elemento de unión de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado por el hecho de que la arista exterior de la rosca se extiende en forma circular con radio constante en la región de la sección de transición, vista en dirección axial. Elemento de unión de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que la arista de la rosca esta conformada de tal manera en forma ondulada cuando menos en la región de la punta roscada - pero de preferencia también en una región parcial del vastago que colinda con la punta roscada que tiene en especial cuando menos uno a dos pasos de tornillo completos - que existe una secuencia de cimas de onda y de concavidades de onda, siendo que en la zona de las concavidades de onda se encuentran configurados rebajos en la región del flanco. Elemento de unión de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la rosca tiene un ángulo del flanco dentro de la gama de 30° a 40°, en particular de aproximadamente 35°. Elemento de unión de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que entre la respectiva sección transversal del núcleo y el diámetro exterior de la rosca correspondiente existe una relación de aproximadamente 0.6. R E S U M E N . La presente invención tiene por objeto la tarea de crear un elemento de unión que sea particularmente adecuado para ser atornillado de manera directa sin taladro previo en materiales blandos, como madera, placas de aglomerado, materiales en capas y lo similar, en donde con un momento reduci do de apriete se logra un elevado momento de desaytornilla--miento y extracción.