ВИНТ С ПОТАЙНОЙ ГОЛОВКОЙ Российский патент 2011 года по МПК F16B35/06 F16B23/00 

Изобретение касается винта с потайной головкой, содержащего цилиндрический стержень и по существу коническую потайную головку, имеющую по меньшей мере две кромки на нижней стороне.

Известный винт с потайной головкой этого типа (DE 3334212 A1) имеет на нижней стороне потайной головки канавки, проходящие от стержня до цилиндрической боковой поверхности непосредственно под торцевой поверхностью головки винта. Канавки имеют увеличивающуюся против направления вращения винта глубину и образуют на самом глубоком месте дна канавки режущую кромку. Канавки выбраны (выполнены) с вогнутой кривизной, что требует при изготовлении посредством штамповки сильного вытеснения материала. По причине геометрии канавок материал должен выбираться также непосредственно в области за режущей кромкой, что неблагоприятно для восприятия усилий резания и ограничивает срок службы режущей кромки.

Режущее действие должно быть использовано на известном винте для резания или фрезерования отверстия под потайную головку в прикрепляемом винтом материале, например, в древесине. Однако при использовании винтов с потайной головкой для соединения металлических частей предпочтение вместо режущего действия отдается стопорящему действию для защиты против ослабления.

Названные режущие кромки и относящиеся к ним канавки должны в негативном отображении предусматриваться на штамповочном инструменте, который обычно выполняется из стали. Такие инструменты имеют, однако, очень низкий срок службы и поэтому только относительно пригодны для экономичной продукции. Инструменты из твердого металла хотя и имеют, большой срок службы, однако должны быть обработаны с большими затратами, например, посредством электроэрозионной обработки или другого затратного метода обработки резанием.

Геометрия потайной головки также имеет большое влияние на срок службы инструмента, потому что кромки расположены к износу и обламыванию. В области кромок могут возникать по причине геометрии высокие местные напряжения с концентрациями напряжения, что снижает срок службы.

Известен также (GB 2227540 A) винт с потайной головкой с признаками ограничительной части пункта 1, на котором две или четыре режущих кромки расположены на конической поверхности вращения на нижней стороне головки винта, причем поверхность вращения имеет ось, совпадающую с осью стержня.

Задачей изобретения является такое выполнение винта с потайной головкой описанного типа, чтобы он мог быть экономично изготовлен, причем преждевременный износ формовочного инструмента по причине геометрии винта с потайной головкой должен быть снижен, и должно быть получено согласно цели применения винта с потайной головкой режущее действие или стопорящее действие без существенных изменений геометрии.

Для решения этой задачи служит пункт 1 формулы изобретения.

Выгодные формы выполнения изобретения указаны в зависимых пунктах. За счет заявленной геометрии нижней стороны потайной головки можно сравнительно легко изготавливать инструмент из твердого металла для крупносерийного изготовления винтов с потайной головкой, в частности посредством шлифования, что ведет к высокой стойкости инструмента. При этом за счет заявленной геометрии дополнительно снижается обламывание или износ кромок.

Изобретение далее поясняется более подробно с помощью чертежей на примерах выполнения. На чертежах показано:

Фиг.1 - винт с четырьмя коническими частичными поверхностями на нижней стороне головки;

Фиг.1а - вид в перспективе с нижней стороны;

Фиг.1b - вид сбоку;

Фиг.1с - вид снизу;

Фиг.1d - разрез по линии А-А на фиг.1с;

Фиг.2 - винт с потайной головкой аналогично фиг.1, у которого положения осей стержня и конических частичных поверхностей смещены относительно друг друга, в частности;

Фиг.2а - вид сбоку;

Фиг.2b - вид снизу;

Фиг.2с - повернутый относительно фиг.2а на 90° вид сбоку;

Фиг.3 - винт с потайной головкой согласно изобретению со стопорящим действием, в частности;

Фиг.3а - в перспективном представлении снизу;

Фиг.3b - в виде сбоку;

Фиг.3с - в разрезе по линии В-В на фиг.3b;

Фиг.4 - винт с потайной головкой с режущим действием, в частности;

Фиг.4а - в перспективном виде;

Фиг.4b - в виде сбоку;

Фиг.4с - в разрезе по линии С-С на фиг.4b;

Фиг.5 - винт с потайной головкой согласно изобретению с деформирующим действием, в частности;

Фиг.5а - в перспективном представлении снизу;

Фиг.5b - в виде сбоку; и

Фиг.5с - в разрезе по линии D-D на фиг.5b.

Также на следующих фигурах представлены с «а» - перспективные представления снизу, с «b» - вид сбоку и с «с» - вид снизу винта с потайной головкой, что не приводится еще раз с тем, чтобы не потеряться. Так далее показано:

Фиг.6 - винт с потайной головкой согласно изобретению, к которому относится соотношение 2·α+β=90°;

Фиг.7 - винт с потайной головкой согласно изобретению, к которому относится соотношение 2·α+β=120°;

Фиг.8 - винт с потайной головкой согласно изобретению, к которому относится соотношение 2·α+β=160°, причем α является углом наклона оси поверхности вращения и β является углом конусности этой поверхности вращения в соответствии с фиг.1d;

Фиг.9 - винт с потайной головкой согласно изобретению аналогично фиг.6, но с наклонной поверхностью на переходе между стержнем и потайной головкой;

Фиг.10-14 - винты с потайной головкой, соответственно, с 2, 3, 6, 8 и 12 делительными поверхностями.

На фиг.1 показан первый вариант выполнения винта с потайной головкой согласно изобретению со стержнем 2 и потайной головкой 4, которая, будучи заготовкой на своей нижней стороне имеет «воображаемую» коническую поверхность, имеющую общую ось с осью 6 стержня. Основание этой конической поверхности показано на фиг.1с в виде основной окружности 8. На нижней стороне потайной головки 4 образованы в общей сложности четыре конические частичные поверхности 10, причем каждая частичная поверхность лежит на отдельной конической боковой поверхности. Только для одной из этих частичных поверхностей 10 на фиг.1а, 1b и 1d показана соответствующая ось 12 конуса, которая наклонена к оси 6 стержня на угол α. Угол α может находиться в диапазоне 0≤α≤15°.

Соответствующая коническая боковая поверхность имеет угол конусности β, который может находиться в диапазоне 0≤β≤180°. Для угла конусности β и угла наклона α подходит соотношение

2·α+β<180°,

причем угол конусности β составляет здесь 60°, а угол α составляет 15°.

На виде снизу в соответствии с фиг.1с представлены частичные поверхности в виде эллипсовидных дуг 14, которые соответственно двумя концами 18, 20 набегают на ограничивающие кромки 15 каждой частичной поверхности 10. В целом четыре кромки 15 обозначают соответственно примерно радиальные ограничения каждой частичной поверхности 10. Обозначенный позицией 14 на фиг.1с эллипс имеет вершину 16 на плоскости сечения А-А и там общую касательную с основной окружностью 8 «воображаемой» конической поверхности. От этой вершины 16 частичная поверхность 10 проходит изогнуто радиально внутрь, следуя в окружном направлении (угол φ1), против часовой стрелки, и аналогично также в направлении часовой стрелки (угол φ2), так что один конец 18 каждой эллипсовидной дуги расположен примерно радиально внутри основной окружности 8, тогда как другой конец 20 эллипсовидной дуги 14 набегает точно радиально внутри основной окружности 8 на кромку 15. Кромки 18 и 20 обозначают оба конца каждой частичной поверхности 10.

Вершина 16 согласно фиг.1с появляется на фиг.1d как образующая, которая является общей. Общий угол между обоими концами 18 и 20 эллипсовидной дуги 14 обозначен φ. Большой угол между расположенной радиально дальше внутри кромкой 20 и образующей или, соответственно, вершиной 16 обозначен φ1, тогда как φ2 обозначает меньший угол между вершиной или, соответственно, образующей 16 и расположенной дальше наружу кромкой 18.

Направление завинчивания винта обозначено на фиг.1с стрелкой е (правостороннее направление завинчивания винта при взгляде со стороны головки). Видно, что стопорящее действие при выкручивании винта происходит вдоль образующей 16.

На винте с потайной головкой согласно фиг.2а и 2b предусмотрены аналогично четыре частичные поверхности на нижней стороне потайной головки 4, причем разделение частичных поверхностей по окружности потайной головки 4 идентично как на фиг.1с. Отличным от конфигурации по фиг.1 является расположение оси 12 конуса каждой частичной поверхности 10. В то же время, а именно на фиг.1, оси 12 конуса 12 пересекают ось 6 стержня в области плоскости 0-0 (фиг.1b), на фиг.2 это не относится к оси 12 конуса. Напротив, ось 12 конуса проходит в плоскости 0-0 (плоскость чертежа фиг.2b) со смещением dx и dy в системе координат х-y, так что получается соответствующее изменение положения частичных поверхностей 10. Это смещение делает возможным влияние на длину кромки 15.

Конические частичные поверхности 10 могут быть относительно плоскости А-А так повернуто расположены в окружном направлении, что вершины 16 попадают на кромки 15. В таком случае φ1=90° и φ2=0° (фиг.3), а при зеркально обратном расположении - φ1=0° и φ2=90° (фиг.4).

Винт с потайной головкой согласно фиг.3 имеет стопорящее действие против ослабления, причем совпадающие с кромками 15 вершины 16 эллипсовидных дуг проявляют наибольшее сопротивление. Напротив, на винтах с потайной головкой согласно фиг.4с кромки 15, которые также здесь совпадают с вершинами 16 эллипсовидных дуг, имеют режущее действие при завинчивании винта в направлении стрелки вращения е.

На винтах с потайной головкой согласно фиг.5 конические частичные поверхности 10 так распределены по окружности, что образующая вершины 16 смещена точно под 45° к обеим кромкам 15, ограничивающим частичные поверхности 10. На этих вершинах 16 потайная головка 4 создает деформирующее действие на материал скрепляемых деталей.

На фиг.6-8 показаны три винта с потайными головками, в свою очередь, соответственно с четырьмя частичными поверхностями 10, причем, однако, используются различные суммы углов для соотношения 2α+β. Так 2α+β=90° на фиг.6; частичные поверхности расположены так, что создается стопорящее действие потайной головки.

Это относится также для винта с потайной головкой согласно фиг.7, причем однако, 2α+β=120°.

На винте с потайной головкой согласно фиг.8 кромки 15, напротив, проявляют режущее действие при ввинчивании винта в направлении стрелки е завинчивания. Здесь для угла верно 2α+β=160°.

Как ясно при сравнении фиг.6b, 7b и 8b, потайная головка с увеличивающейся суммой углов 2α+β всегда более плоская, что при изменении под соответствующую цель применения винта с потайной головкой вполне может иметь смысл.

Винт согласно фиг.9 похож на винт, представленный на фиг.6, с отличием, что между коническими частичными поверхностями 10 и стержнем 2 предусмотрена зона перехода в виде конической наклонной поверхности или фаски 30. Также этот винт оказывает стопорящее действие против самопроизвольного ослабления.

В примерах выполнения согласно фиг.10-14 количество частичных поверхностей или частей Т варьируется между Т=2 согласно фиг.10 и Т=12 согласно фиг.14.

На фиг.10-14 наглядно показано, как изменяется форма потайной головки за счет такого варьирования. Все частичные поверхности разделены по окружности потайной головки равно по размеру и симметрично. Деление Т=24 вполне еще выполнимо и имеет смысл для соответствующего случая использования.

Следует указать еще на то, что частичные поверхности на винте с потайной головкой согласно фиг.10-12 расположены так, что кромки 15 при завинчивании обеспечивают режущее действие, в то время как при винтах с потайной головкой согласно фиг.13 и 14 частичные поверхности расположены так, что обеспечивается стопорящее действие.

В вышеприведенном описании, формуле изобретения и чертежах раскрытые признаки могут иметь значение как по отдельности, так и в любой комбинации для осуществления изобретения в его различных вариантах выполнения.

Изобретение относится к крепежным элементам. Винт с потайной головкой содержит цилиндрический стержень (2) и по существу коническую потайную головку (4), имеющую на нижней стороне по меньшей мере две кромки (15). Каждая кромка (15) определяет конец расположенных на нижней стороне частичных поверхностей (10), каждая из которых расположена на невогнутой поверхности вращения. Каждая частичная поверхность (10) имеет собственную, несовпадающую с осью (6) стержня ось (12), наклоненную относительно оси стержня на угол α наклона. В результате улучшается режущее или стопорящее действие винта без существенных изменений его геометрии. 17 з.п. ф-лы, 43 ил.

1. Винт с потайной головкой, содержащий цилиндрический стержень (2) и, по существу, коническую потайную головку (4), имеющую на нижней стороне по меньшей мере две кромки (15), причем каждая кромка (15) определяет конец расположенных на нижней стороне частичных поверхностей (10), каждая из которых расположена на невогнутой поверхности вращения, отличающийся тем, что каждая частичная поверхность (10) имеет собственную не совпадающую с осью (6) стержня ось (12), наклоненную относительно оси стержня на угол α наклона.

2. Винт по п.1, отличающийся тем, что каждая поверхность вращения является конической боковой поверхностью, образующей частичную поверхность.

3. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что угол β конусности частичных поверхностей (10) составляет β≤180°.

4. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что угол α наклона находится в диапазоне 0°≤α≤15° или 25°≤α≤35°.

5. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что оси (12) конических частичных поверхностей (10) не пересекаются с осью (6) стержня.

6. Винт по п.5, отличающийся тем, что углу β конусности и углу α наклона соответствует соотношение 2·α+β≤180°.

7. Винт по п.6, отличающийся тем, что 90°≤2·α+β≤160°.

8. Винт по п.6 или 7, отличающийся тем, что 2·α+β≅120°.

9. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что переход частичных поверхностей (10) потайной головки к стержню образован наклонной поверхностью (30).

10. Винт по п.1, отличающийся тем, что каждая коническая частичная поверхность (10) имеет общую образующую (16) с мнимой поверхностью вращения, имеющей общую ось с осью (6) стержня, причем от этой образующей (16) каждая частичная поверхность (10) проходит изогнуто радиально внутрь, следуя в окружном направлении относительно воображаемой поверхности вращения.

11. Винт по п.10, отличающийся тем, что поверхность вращения является конической поверхностью, причем общая образующая (16) расположена в содержащей ось стержня аксиальной плоскости сечения А-А.

12. Винт по п.10 или 11, отличающийся тем, что общая образующая (16) совпадает с одной из обеих радиальных кромок (15) соответствующей частичной поверхности (10) или расположена между этими кромками (15).

13. Винт по п.10 или 11, отличающийся тем, что общая образующая (16) образует при правовращательной конфигурации набегающую режущую кромку (15) соответствующей частичной поверхности (10).

14. Винт по п.12, отличающийся тем, что общая образующая (16) образует при правовращательной конфигурации набегающую режущую кромку (15) соответствующей частичной поверхности (10).

15. Винт по п.10 или 11, отличающийся тем, что общая образующая (16) образует при левовращательной конфигурации сбегающую стопорящую кромку (15) соответствующей частичной поверхности (10).

16. Винт по п.12, отличающийся тем, что общая образующая (16) образует при левовращательной конфигурации сбегающую стопорящую кромку (15) соответствующей частичной поверхности (10).

17. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что частичные поверхности (10) в количестве 2≤Т≤24 равномерно распределены по окружности потайной головки.

18. Винт по п.17, отличающийся тем, что количество Т частичных поверхностей составляет 2, 3, 4, 6, 8, 12 или 24.