УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F16B23/00 F16B35/06 B25B15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для завинчивания, содержащему винт и инструмент для него.

Уровень техники

Известно, что винты снабжаются шлицами, имеющими различные профили. Самым ранним вариантом шлица является прямой шлиц, который пересекает по диаметру головку винта. Для того чтобы завинтить винт с такой головкой, используется отвертка, которая имеет плоскую переднюю поверхность с прямолинейной передней кромкой.

Прямой шлиц имеет несколько хорошо известных недостатков. В связи с этим были разработаны новые варианты шлица, предназначенные для устранения этих недостатков. Среди них крестообразные шлицы, которые, в основном, обозначаются как шлицы Philips® и шлицы Posidrive®.

В конце 60-х годов появился шлиц Torx®, подробно описанный в патентном документе NO 128968. На виде по оси винта этот шлиц имеет форму шестиконечной звезды со слегка закругленными концами. Стенки шлица, входящие в тело головки, выполнены прямыми. Инструменту была придана форма, являющаяся дополнительной по отношению к шлицу. Шлиц Torx® устраняет многие недостатки, которые присущи, например, крестообразным шлицам. Несмотря на это, шлиц Torx®, в свою очередь, обладает некоторыми серьезными недостатками. Поскольку стенки шлица являются прямыми, глубина шлица должна быть ограниченной, особенно в конических головках и в так называемых "неутапливаемых" головках. Если глубина оказывается слишком большой, стенки у дна шлица становятся очень тонкими, так что головка может легко сломаться в этой зоне.

В связи с ограничениями по глубине зацепление между инструментом и шлицом будет не очень хорошим, и может иметь место неустойчивость в движении инструмента в процессе завинчивания или отвинчивания винта. Ограниченное зацепление между инструментом и винтом приводит также к тому, что винт "свисает", т.е. отклоняется от оси инструмента, когда инструмент удерживается примерно в горизонтальном положении. Для механиков и рабочих, которые должны завинтить большое количество винтов, очень важно, чтобы винт хорошо удерживался на инструменте до тех пор, пока винт не придет в зацепление с материалом, в который он должен быть завинчен. По мере износа инструмента его способность удерживать винт будет ухудшаться. Для того чтобы обеспечить лучшее удерживание винта на инструменте, часто используются держатели винта с магнитными наконечниками. Однако подобный наконечник может легко выйти из шлица, если направление, под которым удерживается инструмент, отклоняется от направления оси винта. Глубина шлица мала, а наконечник и шлиц имеют противоположные поля допуска в пределах допуска, установленного соответствующим стандартом. Кроме того, не все винты выполнены из магнитного материала.

Было сделано несколько попыток решить описанную проблему.

В патентном документе GB 2329947 описан винт, у которого имеется шлиц с многоугольным поперечным сечением. Один из вариантов осуществления предусматривает шлиц, образованный тремя ступеньками, выполненными в головке винта. Верхняя ступенька имеет наибольшую площадь поперечного сечения; следующая ступенька имеет немного меньшее поперечное сечение, а самая нижняя ступенька имеет наименьшую площадь поперечного сечения. Все эти поперечные сечения выполнены многоугольными. Инструмент для работы с данным винтом включает в себя ступеньки с различной площадью поперечного сечения, причем каждая ступенька является дополнительной по отношению к соответствующей ступеньке шлица.

Винт, снабженный шлицом, который, в принципе, идентичен описанному выше, был раскрыт в документе GB 1150382. Однако последний шлиц включает в себя только две ступеньки.

Вышеупомянутые шлицы имеют ряд серьезных недостатков. Поскольку все ступеньки были сконструированы с расчетом на передачу крутящего момента, даже небольшая погрешность шлица приведет к несоответствию между инструментом и одной из ступенек. Как следствие, будет трудно или невозможно вставить инструмент в шлиц. Даже если инструмент соответствует форме шлица, его все равно будет трудно или невозможно ввести в шлиц. Положение инструмента должно быть очень точно согласовано со шлицом в винте, что, очевидно, приводит к потерям времени.

Шлиц винта имеет сложную конструкцию, что может привести к возрастанию производственных затрат. Однако даже такие производственные затраты будут малы по сравнению с затратами в производстве инструмента, который является столь же сложным, как инструменты, изображенные в двух вышеупомянутых документах. Таким образом, стоимость инструмента является неоправданно высокой.

В патентном документе ЕР 1039151 описан винт TORX и соответствующий ему инструмент. Винт снабжен обычным шлицом TORX и расположенным под ним круглым углублением. Это углубление имеет диаметр, равный внутреннему диаметру шлица TORX. Углубление выполнено очень мелким. Хотя утверждается, что оно предотвращает падение винта с инструмента, в действительности такое углубление дает очень малый эффект. Изображенный винт имеет цилиндрическую головку. Если бы головка была конической, нужно было бы выполнить углубление еще более мелким или уменьшить глубину шлица. В любом случае углубление было бы трудно сделать более глубоким, чем это изображено на чертеже, поскольку оно имеет такой большой диаметр.

В документе US 6017177 представлено несколько вариантов винтов со шлицом TORX. Однако шлиц TORX расположен на нижней поверхности полости. Под TORX имеется углубление. Если бы головка винта была конической, то для данного углубления оставалось бы очень мало места. Следовательно, винт данного типа может выполняться только с цилиндрической головкой.

В документе DE 4413782 описан винт с первой, сужающейся ступенькой для передачи усилия кручения, верхняя поверхность которой имеет круглое или шестигранное поперечное сечение, а нижняя поверхность выполнена шестигранной. Под этой ступенькой расположена вторая, шестигранная ступенька с прямыми стенками.

В дополнение к тому, что данная система обладает несколькими недостатками, характерными для двух первых из вышеупомянутых шлицов, включая сложность и высокую стоимость инструментов, шлиц винта по DE 4413782 имеет дополнительный существенный недостаток. Если в процессе работы инструмент будет частично выведен из шлица винта в осевом направлении, инструмент выйдет из зацепления с первой, сужающейся ступенькой. В результате все усилие кручения будет передаваться только через вторую ступеньку. Эта ступенька имеет существенно меньший диаметр, чем первая, и нагрузка на инструмент и на винт будет существенно возрастать. Следовательно, существует опасность вывода из строя инструмента или "скругления" отверстия.

Документ ЕР 257664 описывает головку винта с крестообразным шлицом, у которой верхняя ступенька представляет собой обычный крестообразный шлиц, а нижняя ступенька имеет форму многогранника с прямыми стенками. Для работы с этим винтом могут быть использованы как обычная отвертка для крестообразного шлица, так и специально сконструированная под него отвертка. Данный шлиц также обладает многими из недостатков, рассмотренных выше. Специально сконструированная отвертка является сложной и дорогостоящей. Еще одним недостатком, общим для всех шлицов конического типа, является то, что отвертка имеет тенденцию выйти из шлица в осевом направлении. Если это происходит, уменьшается площадь зацепления и нагрузка на шлиц и на отвертку возрастает. В данном случае будет возрастать нагрузка на нижнюю ступеньку, имеющую меньший диаметр, так что в этой зоне может легко произойти повреждение инструмента или винта.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании устройства для завинчивания, состоящего из винта со шлицом и инструмента. Устройство по изобретению должно обеспечивать хорошее зацепление между винтом и инструментом, благодаря чему винт может удерживаться на инструменте, не падая с него. При этом хорошее зацепление между шлицом винта и инструментом достигается в устройстве по изобретению без возникновения опасности того, что малое осевое смещение инструмента в сторону, противоположную винту, существенно увеличит риск повреждения шлица или инструмента. Далее, входящий в устройство инструмент должен быть прост в изготовлении и не требовать существенного повышения производственных затрат. Кроме того, устройство должно позволять вводить в шлиц винта по настоящему изобретению обычный, стандартный инструмент с получением того же эффекта, что и при его вводе в обычный, стандартный шлиц винта.

При этом указанная задача должна быть решена без необходимости ослабления стенок конической головки винта.

В соответствии с настоящим изобретением решение поставленной задачи достигнуто созданием устройства для завинчивания, содержащего винт и инструмент для него, причем винт снабжен головкой с верхней поверхностью и шлицом. Данный шлиц имеет первое углубление, сопряженное с верхней поверхностью, и зону в осевом сечении с приблизительно прямыми стенками. Инструмент снабжен при этом зацепляющей частью, имеющей форму, дополнительную по отношению к первому углублению, а шлиц снабжен вторым углублением, выполненным на дне первого углубления и имеющим диаметр, меньший диаметра первого углубления. Инструмент снабжен также центральным участком, имеющим форму, дополнительную по отношению ко второму углублению. В сечении, перпендикулярном оси винта, первому углублению на шлице предпочтительно придана форма шестиконечной звезды по стандарту Torx® (т.е. ISO 10664). Второму углублению и центральному участку инструмента в поперечном сечении придана круглая форма.

При этом устройство по изобретению характеризуется тем, что винт содержит переходную поверхность, расположенную от первого до второго углубления под первым углом, а инструмент содержит сопрягающую поверхность, расположенную от зацепляющей части до центрального участка под вторым углом. Первый угол при этом выбран большим второго угла с образованием при вводе инструмента в шлиц, пространства между переходной поверхностью и сопрягающей поверхностью, расширяющегося по направлению к центральному участку.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения диаметр второго углубления выбран существенно меньшим диаметра первого углубления, тогда как первое углубление и второе углубление имеют, по существу, одинаковую глубину.

Краткое описание чертежей

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, в качестве примера, будет описан вариант выполнения настоящего изобретения.

На фиг.1 показано продольное сечение передней части инструмента, входящего в состав устройства по изобретению.

На фиг.2 в сечении представлена головка входящего в устройство по изобретению винта со шлицом, в который введен инструмент, выполненный согласно изобретению.

На фиг.3 представлен вид сверху на головку винта по фиг.2.

Осуществление изобретения

Пример выполнения изобретения соответствует устройству для завинчивания, в котором головка винта выполнена со шлицом Torx®. Однако изобретение не ограничивается использованием шлица только этого типа и может быть легко адаптировано к другим типам шлицов, которые имеют, по существу, прямые стенки. Вид сверху на головку 1 винта со шлицом 2 Torx® представлен на фиг.3. Шлиц 2 представляет собой углубление 3 в головке винта, имеющее форму шестиконечной звезды и состоящее из закругленных концов 4, которые выступают наружу из воображаемой окружности 5. В зависимости от направления вращения винта инструмент 6 устройства (см. фиг.1 и 2) будет взаимодействовать с контактными поверхностями 7 и 8 на одной или на другой стороне каждого конца 4.

На фиг.2 изображено сечение головки 1 винта. Углубление 3, стенки 9 которого выполнены приближенно прямыми, расположено внутри головки 1 винта. Поперечное сечение углубления 3 в пределах своей части с прямыми стенками сохраняет форму шестиконечной звезды. Глубина углубления 3 ограничивается минимальной допустимой толщиной 10 стенок головки у нижней поверхности (дна) углубления 3.

Шлиц 2 винта согласно настоящему изобретению дополнительно содержит еще одно, второе (центральное) углубление 11, выполненное на дне шестиконечного углубления 3. Это центральное углубление 11 имеет круглое поперечное сечение и существенно меньший диаметр, чем углубление 3. Стенки 12 центрального углубления 11 могут быть приближенно прямыми, но предпочтительно они выполнены слегка наклонными. В результате дно 13 углубления 11 имеет несколько меньший диаметр, чем диаметр его верхней части 14.

Между верхней частью 14 центрального углубления 11 и стенками 9 шестиконечного углубления 3 сформирована переходная поверхность 15, выполненная наклонной книзу.

Инструмент 6 имеет зацепляющую часть 16, выполненную с возможностью входить в зацепление с углублением 3. Профиль зацепляющей части 16 является дополнительным по отношению к профилю углубления 3, но имеет немного меньший диаметр, чем это углубление для того, чтобы эту часть можно было легко ввести в углубление 3, подобно тому, как это имеет место в существующих комбинациях инструмент-шлиц.

У инструмента также имеется центральный участок 17с круглым поперечным сечением. Диаметр центрального участка 17 выбран немного меньшим, чем диаметр центрального углубления 11. Между центральным участком 17 и зацепляющей частью 16 расположена сопрягающая поверхность 18. Угол наклона сопрягающей поверхности 18 выбран меньшим, чем угол наклона переходной поверхности 15. Таким образом, когда инструмент 6 введен в шлиц 2, между поверхностями 15 и 18 образуется пространство 19. Пространство 19 является расходящимся по направлению к центральному участку 17. Благодаря этому инструмент вступает в зацепление со стенками 9 углубления 3 по всей высоте углубления 3, обеспечивая тем самым максимальную площадь зацепления между зацепляющей частью 16 инструмента и углублением 3.

Далее, в случае винтов, подвергнутых соответствующей поверхностной обработке, наличие пространства 19, имеющего расходящуюся форму, позволяет избыточному материалу покрытия скапливаться в пространстве 19, не создавая препятствий для зацепления между инструментом и шлицом. Если бы никакого пространства 19 не было предусмотрено, остатки покрытия собирались на поверхности 15 и на дне 13 углубления 11, препятствуя тем самым обеспечению надежного зацепления между инструментом 6 и шлицом 2 винта.

Наличие центрального участка 17 и углубления 11 обеспечивает поддержание длительного, эффективного зацепления между инструментом 6 и шлицом и делает возможным удержание, за счет трения, винта на инструменте, без его падения с инструмента. Малые угловые перемещения (неустойчивость перемещения) инструмента относительно винта также существенно уменьшаются.

Центральный участок 17 может быть выполнен, как это показано на чертеже, более коротким, чем высота углубления 3. Это обеспечивает возможность вступления зацепляющей части 16 инструмента 6 в зацепление с углублением 3 до того, как центральный участок 17 вступит в зацепление с углублением 11. Однако центральный участок 17 инструмента может быть также выполнен более длинным, чем высота углубления 3. Это позволит данному участку вступить в зацепление с углублением 11 до вступления зацепляющей части 16 инструмента 6 в зацепление с углублением 3. Такое выполнение облегчает ввод инструмента в шлиц, по мере того как центральный участок 17 вводится в углубление 3, возможно, сталкивается с наклонной переходной поверхностью 15 и соскальзывает в углубление 11. Таким образом, для того, чтобы совместить зацепляющую часть 16 с углублением 3, достаточно поворачивать инструмент вокруг центрального участка 17.

Форма шлица не препятствует использованию обычного инструмента, не имеющего центрального участка 17; однако в этом случае преимущества, обеспечиваемые наличием центрального участка 17 и углубления 11, не будут достигнуты. С учетом этого обстоятельства винты, снабженные шлицом, предусматриваемым настоящим изобретением, могут выпускаться без учета того, инструменты какого типа доступны рабочим, механикам и другим пользователям, поскольку углубление 3 имеет обычный профиль, например, типа Torx®.

Механику или другому пользователю, желающему воспользоваться преимуществами предложенного шлица, достаточно просто приобрести в нужный момент инструмент, соответствующий настоящему изобретению.

Изобретение относится к системам для завинчивания, содержащим винт и инструмент для него. Устройство для завинчивания содержит винт и инструмент для него. Винт снабжен головкой с верхней поверхностью и шлицом, который имеет первое углубление, сопряженное с верхней поверхностью, и зону в осевом сечении с приблизительно прямыми стенками. Инструмент снабжен зацепляющей частью, имеющей форму, дополнительную по отношению к первому углублению. Шлиц снабжен также вторым углублением, выполненным на дне первого углубления и имеющим диаметр, меньший диаметра первого углубления. Инструмент снабжен центральным участком, имеющим форму, дополнительную по отношению ко второму углублению. В сечении, перпендикулярном оси винта, первому углублению предпочтительно придана форма шестиконечной звезды по стандарту Torx® (т.е. ISO 10664), тогда как второму углублению и центральному участку инструмента в поперечном сечении придана круглая форма. Винт содержит переходную поверхность, расположенную от первого до второго углубления под первым углом, а инструмент содержит сопрягающую поверхность, расположенную от зацепляющей части до центрального участка под вторым углом, причем первый угол выбран большим второго угла, с образованием при вводе инструмента в шлиц пространства между переходной поверхностью и сопрягающей поверхностью, расширяющегося по направлению к центральному участку. В результате обеспечивается хорошее зацепление между шлицом винта и инструментом, входящий в устройство инструмент прост в изготовлении и не требует существенного повышения производственных затрат. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для завинчивания, содержащее винт и инструмент (6) для него, причем винт снабжен головкой (1) с верхней поверхностью и шлицом (2), который имеет первое углубление (3), сопряженное с верхней поверхностью, и зону в осевом сечении с приблизительно прямыми стенками, тогда как инструмент снабжен зацепляющей частью (16), имеющей форму, дополнительную по отношению к первому углублению (3), при этом шлиц снабжен вторым углублением (11), выполненным на дне первого углубления (3) и имеющим диаметр, меньший диаметра первого углубления (3), тогда как инструмент (6) снабжен центральным участком (17), имеющим форму, дополнительную по отношению ко второму углублению (11), а в сечении, перпендикулярном оси винта, первому углублению (3) предпочтительно придана форма шестиконечной звезды по стандарту Torx® (т.е. ISO 10664), тогда как второму углублению (11) и центральному участку (17) инструмента (6) в поперечном сечении придана круглая форма, отличающееся тем, что винт содержит переходную поверхность (15), расположенную от первого (3) до второго (11) углубления под первым углом, а инструмент (6) содержит сопрягающую поверхность (18), расположенную от зацепляющей части (16) до центрального участка (17) под вторым углом, причем первый угол выбран большим второго угла, с образованием при вводе инструмента (6) в шлиц (2) пространства (19) между переходной поверхностью (15) и сопрягающей поверхностью (18), расширяющегося по направлению к центральному участку (17).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр второго углубления (11) выбран существенно меньшим диаметра первого углубления (3).3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первое углубление (3) и второе углубление (11) имеют, по существу, одинаковую глубину.