САМОНАРЕЗАЮЩИЙ И РЕЗЬБОФОРМИРУЮЩИЙ ВИНТ Российский патент 2010 года по МПК F16B25/00 F16B25/10 

Изобретение относится к самонарезающему и резьбоформирующему винту, включающему стержень винта с острием на одном конце и точкой приложения силы для передачи крутящего момента на другом конце, при этом стержень винта состоит из резьбового участка, содержащего острие винта, и примыкающего, свободного от резьбы, содержащего точку приложения силы участка, и при этом резьбовой участок состоит из цилиндрического стержня и резьбоформирующей однозаходной или многозаходной резьбы.

Такого рода винты, которые из-за свободного от резьбы участка стержня называют также винтами с частичной резьбой, могут быть ввинчены в относительно мягкие материалы, такие как дерево и подобные материалы, прямо, без предварительного просверливания. При этом на практике было установлено, что свободный от резьбы участок стержня при вхождении в резьбовое отверстие, выполненное резьбовым участком, создает большое трение, которое приводит к невыгодно высокому крутящему моменту завинчивания.

Известно, что в случае таких винтов с частичной резьбой свободный от резьбы участок стержня снабжают в смежной с резьбовым участком зоне так называемой хвостовой фрезой, состоящей из радиально выступающих так называемых фрезерных ребер, которые при завинчивании призваны настолько расширить отверстие под резьбу, что стержневой участок может проникать с меньшим трением и, следовательно, с более низким крутящим моментом завинчивания. Впрочем, при изготовлении методом накатывания таких винтов сталкиваются с проблемами. При накатывании резьбы в зоне хвостовой фрезы может произойти изгибная деформация винта. Это означает, что винт не может или может лишь при дополнительной затрате труда быть изготовлен точно прямолинейным.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать винт названного типа, который, с одной стороны, может быть завинчен с незначительным крутящим моментом завинчивания, но при этом изготовлен простым и экономичным способом и с высокой точностью (в частности, точно прямолинейно).

Согласно изобретению это достигается тем, что резьбовой участок в удаленной от острия винта зоне имеет стержневой отрезок с полигональным сечением стержня, который своими углами задает огибающую окружность, диаметр которой превышает диаметр стержня на свободном от резьбы стержневом участке. Этим достигается то, что при завинчивании полигональный стержневой отрезок своими углами расширяет отверстие под резьбу, чтобы затем при вхождении свободного от резьбы участка стержня снизить трение и момент завинчивания. Так как полигональный стержневой отрезок согласно изобретению расположен в зоне резьбового участка (а не, например, в зоне свободного от резьбы участка стержня), то при изготовлении винта методом накатывания благоприятным образом достигается, что винт между накатными плашками направляется («натягивается») точно по резьбе именно в зоне полигонального стержневого отрезка, так что исключаются отклонения от оси винта. Таким образом, изобретение обеспечивает простое и быстрое изготовление методом накатывания с высокой точностью.

Другие преимущественные признаки выполнения изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в самом нижеследующем описании.

Ниже изобретение поясняется более детально на основании двух иллюстрируемых на чертеже предпочтительных примеров выполнения. При этом показаны:

Фиг.1 - вид сбоку винта согласно изобретению в первом предпочтительном варианте выполнения,

Фиг.2 - сечение в плоскости II-II на фиг.1, в увеличенном масштабе,

Фиг.3 - вид сбоку второго варианта выполнения винта согласно изобретению и

Фиг.4 - сечение в плоскости IV-IV на фиг.3, в увеличенном масштабе.

Винт 1 согласно изобретению состоит в обоих вариантах выполнения из удлиненного стержня 2 винта с острием 4 на одном конце и точкой 6 приложения силы для передачи крутящего момента на другом конце. В предложенных примерах выполнения точка 6 приложения силы представляет собой внутреннюю точку приложения силы и поэтому на видах сбоку собственно не видна. Кроме того, точка 6 приложения силы образована на головке 8 или в головке 8 винта, которая предпочтительно выполнена как потайная головка. Точка 6 приложения силы может быть выполнена в виде крестообразного шлица, внутреннего шестигранника, внутренней звездочки или другими аналогичными элементами. Речь может идти также о внешнем приложении силы, например наружном шестиграннике.

Стержень 2 винта состоит из резьбового участка 10, содержащего острие 4 винта, и примыкающего, свободного от резьбы участка 12, содержащего точку 6 приложения силы или головку 8 винта. Свободный от резьбы стержневой участок 12 имеет цилиндрическую, округлую поверхность с диаметром DS. Резьбовой участок 10 состоит из цилиндрического стержня 14 и резьбоформирующей, как изображено, предпочтительно однозаходной, резьбы 16, в форме проходящего в виде винтовой линии радиального выступа. Резьба 16 своей наружной, образованной между двумя боковыми сторонами профиля резьбы, кромкой 18 определяет наружный диаметр DG резьбы.

Согласно изобретению резьбовой участок 10 в удаленной от острия 4 винта зоне имеет стержневой отрезок 20 с полигональным сечением стержня. Как видно, в частности из диаметров на фиг.2 и 4, полигональный стержневой отрезок 20 своими углами 22 задает огибающую окружность 24 с диаметром DH, превышающим диаметр DS стержня свободного от резьбы стержневого участка 12, но предпочтительно меньшим диаметра DG резьбы. Предпочтительно диаметр DH огибающей окружности должен превышать не более чем в 1,4 раза стержневой диаметр DS, в частности в 1,1-1,2 раза. Например, для винта в 8 мм диаметр DG резьбы составляет 8 мм, а стержневой диаметр DS примерно 5,6 мм. При этом диаметр DH огибающей окружности находится согласно изобретению в интервале примерно от 6,2 мм до 6,4 мм.

В первом, показанном на фиг.1 и 3, варианте выполнения резьба 16 проходит по всему стержню 14, включая полигональный стержневой отрезок 20. Поэтому полигональный стержневой отрезок 20 предпочтительно в концевой зоне резьбового участка 10 со стороны стержня (на сбеге резьбы) может располагаться, соседствуя непосредственно со свободным от резьбы стержневым участком 12. Тем не менее, при изготовлении винта 1 методом накатывания достигается точная прямолинейность, причем также зона полигонального стержневого отрезка 20 точно направляется, практически натягивается, по сплошной резьбе 16 между двумя накатными плашками. Резьба 16 своей наружной кромкой 18 проходит также - если смотреть в осевой проекции - через зону полигонального стержневого отрезка 20 с постоянным радиусом по окружности (ср. фиг.2). В отличие от показанного на фиг.1 варианта выполнения, полигональный и снабженный резьбой 16 стержневой отрезок 20 также может быть расположен на резьбовом участке 10, на большем удалении от свободного от резьбы стержневого участка 12, причем в этом случае между отрезками 20 и 12 предусмотрена часть «нормальной» резьбы с цилиндрическим стержнем 14.

В альтернативном варианте выполнения согласно фиг.3 и 4 полигональный стержневой отрезок 20, разрывая резьбу 16, выполнен свободным от резьбы. При этом между полигональным стержневым отрезком 20 и свободным от резьбы стержневым отрезком 12 предусмотрена концевая зона резьбового участка 10 предпочтительно с, по меньшей мере, одним полным витком резьбы. Согласно фиг.3 речь может идти также, по меньшей мере, о четырех полных витках резьбы. Таким образом, по оси с обеих сторон от полигонального стержневого отрезка 20 находится часть резьбового участка 10, так что также в этом варианте выполнения при накатывании резьбы обеспечивается точное направление, исключающее перекос/изгиб.

В обоих вариантах выполнения полигональный стержневой отрезок 20 имеет осевую длину L, которая соответствует примерно длине части резьбового участка 10, содержащей от одного до шести витков резьбы.

Как далее видно из фиг.2 и 4, полигональное сечение стержневого отрезка 20 выполнено предпочтительно в форме четырехгранника (четырехугольника или квадрата). Но в основном речь может идти по усмотрению предпочтительно о любой равносторонней фигуре от треугольника до шестиугольника. При этом боковые поверхности, в отличие от изображений на чертеже, могут быть слегка вогнутыми или выпуклыми. Углы 22 должны быть выполнены с как можно более острой кромкой, но могут быть также слегка скруглены.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения острие 4 винта также имеет стержень 26 с полигональным сечением. При этом резьба 16 своей наружной кромкой 18 - если смотреть в осевой проекции - проходит по зоне сужающегося острия 4 винта до его заостренного конца 28 с постоянно уменьшающимся радиусом спирально по стержню 26. Далее, в месте соединения с острием 4 винта предпочтительно предусмотреть переходный участок 30, имеющий стержень 32 с постоянным по его осевой длине также полигональным поперечным сечением. Это поперечное сечение стержня соответствует, в частности, поперечному сечению находящегося в непосредственно прилежащей зоне стержня 26 острия 4 винта. Резьба 16 своей наружной кромкой 18 - также если смотреть в осевой проекции - проходит по зоне стержня 32 переходного участка 30 аналогично остальным резьбовым участкам 10 по окружности с постоянным радиусом.

Поперечные сечения стержня 26 острия 4 винта и стержня 32 переходного участка 30 также имеют предпочтительно форму квадрата или четырехгранника, или любой, в частности равносторонней, геометрической фигуры от треугольника до шестиугольника. Полигональный стержень 32 переходного участка 30 своими углами определяет огибающую окружность, диаметр которой, с одной стороны, превышает диаметр стержня 14, но в то же время меньше диаметра огибающей окружности DH стержневого отрезка 20 согласно изобретению.

Благодаря описанному предпочтительному варианту выполнения зоны острия 4 винта оно действует как сверлильная головка, обеспечивающая центрируемое и легкое завинчивание.

Изобретение не ограничено представленными и описанными примерами выполнения, оно распространяется также на все равнодействующие в смысле изобретения варианты. Далее, изобретение также еще не ограничено определенной в пункте 1 формулы изобретения комбинацией признаков, напротив, оно также может быть определено любой другой комбинацией определенных признаков, содержащихся во всей совокупности раскрытых отдельных признаков. Это значит, что в принципе практически каждый отдельный признак пункта 1 формулы изобретения может быть исключен, или соответственно заменен, по меньшей мере одним раскрытым в другом месте заявки отдельным признаком. В этом смысле пункт 1 формулы изобретения следует понимать лишь как первую попытку сформулировать изобретение.

Изобретение относится к крепежным элементам. Самонарезающий и резьбоформирующий винт включает стержень винта, острие, выполненное на одном конце винта, и место приложения силы для передачи крутящего момента, выполненное на другом конце винта. Стержень винта состоит из резьбового участка, к которому с одной стороны примыкает острие винта, и свободного от резьбы, содержащего место приложения силы участка, который примыкает к резьбовому участку с его удаленной от острия винта стороны. Резьбовой участок состоит из по существу цилиндрического стержня и резьбоформирующей резьбы. На резьбовом участке в удаленной от острия винта зоне выполнен стержневой отрезок с полигональным сечением стержня, который своими углами задает огибающую окружность с диаметром, превышающим диаметр стержня свободного от резьбы стержневого участка. В результате винт может быть завинчен с незначительным крутящим моментом завинчивания, упрощается технология его изготовления при обеспечении высокой точности изготовления. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Самонарезающий и резьбоформирующий винт (1), включающий стержень (2) винта, острие (4), выполненное на одном конце винта (1), и место (6) приложения силы для передачи крутящего момента, выполненное на другом конце винта (1), причем стержень (2) винта состоит из резьбового участка (10), к которому с одной стороны примыкает острие (4) винта, и свободного от резьбы, содержащего место (6) приложения силы участка (12), который примыкает к резьбовому участку (10) с его удаленной от острия (4) винта стороны, причем резьбовой участок (10) состоит из, по существу, цилиндрического стержня (14) и резьбоформирующей резьбы (16), отличающийся тем, что на резьбовом участке (10) в удаленной от острия (4) винта зоне выполнен стержневой отрезок (20) с полигональным сечением стержня, который своими углами (22) задает огибающую окружность (24) с диаметром (DH), превышающим диаметр (DS) стержня свободного от резьбы стержневого участка (12).

2. Винт по п.1, отличающийся тем, что диаметр (DH) огибающей окружности полигонального стержневого отрезка (20) превышает не более, чем в 1,4 раза, в частности в 1,1-1,2 раза, стержневой диаметр (DS) свободного от резьбы стержневого участка (12).

3. Винт по п.1, отличающийся тем, что резьба (16) проходит по всему стержню (14), включая полигональный стержневой отрезок (20), при этом полигональный стержневой отрезок (20) предусмотрен предпочтительно в концевой зоне резьбового участка (10) со стороны стержня рядом со свободным от резьбы стержневым участком (12).

4. Винт по п.3, отличающийся тем, что резьба (16) своей наружной кромкой (18) проходит - если смотреть в осевой проекции - через зону полигонального стержневого отрезка (20) по окружности с постоянным радиусом.

5. Винт по п.1, отличающийся тем, что полигональный стержневой отрезок (20), разрывая резьбу (16), выполнен свободным от резьбы, причем между полигональным стержневым отрезком (20) и свободным от резьбы стержневым отрезком (12) предусмотрена концевая зона резьбового участка (10) предпочтительно с, по меньшей мере, одним полным витком резьбы.

6. Винт по п.1, отличающийся тем, что острие (4) винта имеет стержень (26) с полигональным сечением, причем резьба (16) своей наружной кромкой (18) - если смотреть в осевой проекции - проходит по зоне сужающегося острия (4) винта с постоянно уменьшающимся радиусом спирально по стержню (26).

7. Винт по п.6, отличающийся тем, что к острию (4) винта примыкает переходный участок (30), имеющий стержень (32) с постоянным по его осевой длине полигональным поперечным сечением, которое соответствует, в частности, поперечному сечению находящегося в непосредственно прилежащей зоне стержня (26) острия (4) винта, при этом резьба (16) своей наружной кромкой (18) - если смотреть в осевой проекции - проходит по зоне стержня (32) переходного участка (30) по окружности с постоянным радиусом.

8. Винт по п.1, отличающийся тем, что полигональный стержневой отрезок (20) имеет осевую длину (L), которая примерно соответствует длине части резьбового участка (10), содержащей от одного до шести витков резьбы.

9. Винт по п.1, отличающийся тем, что полигональное сечение стержня выполнено предпочтительно в форме равносторонней геометрической фигуры от треугольника до шестиугольника, в частности в форме четырехугольника.

10. Винт по п.1, отличающийся тем, что свободный от резьбы стержневой участок (12) переходит в имеющую точку (6) приложения силы головку (8) винта, в частности потайную головку.