Область изобретения
Настоящее изобретение относится по существу к области резьбовых крепежных элементов, таких как винты и болты и, более конкретно, к резьбовым крепежным элементам, исключающим неправильное соединение.
Предпосылки
Технология резьбовых соединений лежит в основе конструкций или производства большинства промышленных изделий, таких как станки, автомобили, поезда, самолеты, двигатели и т.п. Резьбовые крепежные элементы могут быть винтами, болтами, шпильками, штифтами или другими по существу круглыми [в сечении] элементами, имеющими наружную спиральную резьбу с постоянным или переменным шагом или коническую резьбу, которые ввинчиваются в зацепление с крепежные элементы с ответной резьбой, такие как гайки или резьбовые отверстия, имеющие по существу ответную внутреннюю спиральную резьбу. Для должного зацепления крепежных элементов с наружной и внутренней резьбой продольная ось элемента с наружной резьбой должна по существу совпадать с продольной осью элемента с внутренней резьбой. Далее, правильное зацепление элементов с наружной и внутренней резьбой типично требует, чтобы вершина профиля наружной резьбы была совмещена с впадиной профиля внутренней резьбы ответной внутренней спирали. Хотя настоящее описание относится к любой резьбе, в качестве примера стандартной резьбы будет проиллюстрирована метрическая резьба Международной организации по стандартизации (ISO), показанная на фиг. 1. В настоящей заявке термин "резьба" может обозначать всю спираль резьбы крепежного элемента или любую частичную секцию (секции) спирали, при этом резьба может иметь неполные витки или множество витков вокруг стержня крепежного элемента, в случае охватываемого крепежного элемента или неполные витки, или множество витков вокруг внутреннего отверстия охватывающего крепежного элемента.
Неправильное зацепление между элементами с наружной и внутренней резьбой во время сборки типично вызывается одним из двух состояний свинчивания, которые возникают, когда противоположные спирали входят в зацепление и детали вращаются относительно друг друга. Первое состояние, типично именуемое "свинчивание не по резьбе" возникает, когда имеется и угловое и линейное несовпадение между элементом с наружной резьбой, типично болтом или винтом, и элементом с внутренней резьбой, типично гайкой и резьбовым отверстием. Более конкретно, свинчивание не по резьбе является результатом того, что два элемента пытаются войти в зацепление с линейным рассогласованием по меньшей мере на полшага, когда оси соответствующих спиралей также находятся под углом друг к другу.
На фиг. 2 показаны крепежные элементы с наружной и внутренней резьбой, входящие в зацепление не по резьбе. Когда крепежные элементы соединяются не по резьбе, крепежный элемент 10 с наружной резьбой находится не на одной оси с крепежным элементом 30 с внутренней резьбой, и резьбу заклинивает, когда резьбовые спирали вращаются относительно друг друга. Если вращение продолжается, когда резьбы находятся в таком состоянии заклинивания, то резьба одного или обоих элементов структурно повреждается.
Второе состояние, приводящее к невозможности получить правильное резьбовое зацепление, обычно именуют "неправильное свинчивание", которое возникает, когда две спирали смещены на полшага так, то резьбы соединяются вершина к вершине, вместо того, чтобы соединяться вершина к впадине.
На фиг. 3A и 3B показано состояние неправильного свинчивания, когда оси спиралей совпадают и расположены по существу на одной прямой. Внутреннюю резьбу часто нарезают с небольшим углублением, канавкой или бороздкой 32 на вершине профиля внутренней резьбы. Неправильное свинчивание возникает, когда вершина 17 профиля наружной резьбы входит в зацепление с канавкой 32 на вершине профиля внутренней резьбы и две спирали смещаются на полшага относительно друг друга. На фиг. 3В показан вид в увеличенном масштабе состояния неправильного свинчивания, показанного на фиг. 3A, который иллюстрирует как такие канавки 32 на вершинах профиля внутренней резьбы, оставаясь обычно небольшими относительно основного тела спирали внутренней резьбы, могут быть в некоторой степени глубже и шире на входном конце спирали - на передней секции внутренней резьбы. В таком случае пик 17 передней части наружной резьбы (и/или первый полный виток спирали) может попытаться войти в нормальную спиральную впадину профиля противоположной внутренней спирали, но вместо этого войдет в зацепление со спиралью внутренней резьбы по канавке 32 в ее вершине.
Некоторые характеристики заходной резьбы внутренней спирали, широко изготавливаемых в настоящее, время значительно повышают вероятность неправильного свинчивания.
Во-первых, на фиг. 4A-4F показано, что типичные заходные витки 31 внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента 30 имеют углубление, канавку или бороздку 32 на вершине своего профиля, что приводит к неправильному свинчиванию. Эти канавки 32 могут быть глубокими и широкими на входном конце спирали. По мере удаления канавки 32 от ее начала во внутреннюю спираль, она сужается и становится менее глубокой и в большинстве крепежных элементов по существу исчезает через приблизительно пол-оборота внутренней спирали. Таким образом, поверхность, которая образует самую глубокую точку в канавке 32, стремится резко подняться относительно оси спирали внутренней резьбы по мере того как канавка 32 в заходном витке 31 резьбы заканчивается и приближается к полному витку.
Во-вторых, на фиг. 5А-5В приведены два вида сбоку охватываемого крепежного элемента 10, имеющего крепежную резьбу 15, где заходная резьба 17 может иметь профиль, обычно заостренный и/или имеющий некоторую выступающую часть на своей вершине, что может приводит к неправильному свинчиванию. На фиг. 6 приведен вид сбоку охватываемого крепежного элемента 10, имеющего крепежную резьбу 15 и резьбу 16, предотвращающую неправильное свинчивание, при этом заходная резьба 17 имеет типичный профиль с острым пиком. На фиг. 7 приведен вид сбоку охватываемого крепежного элемента 10, имеющего крепежную резьбу 15, резьбу 16, предотвращающую неправильное свинчивание и цилиндрический конец 22, при этом заходная резьба 17 имеет типичный профиль, включающий комбинацию изогнутых и плоских поверхностей с острым пиком. Когда острые пики заходных витков крепежных элементов с наружной резьбой входят в зацепление с канавками в вершинах внутренней резьбы, показанными на фиг. 4A-4F, может возникнуть неправильное свинчивание.
В-третьих, относительные углы спирали пиков вершин заходных витков внутренней и наружной резьбы могут привести к неправильному свинчиванию. Заходные витки наружной и внутренней резьбы могут иметь неодинаковые углы спирали, что вызвано способами из изготовления. Если угол спирали пика наружной резьбы на заходном витке больше, чем угол спирали пика внутренней резьбы на заходном витке, то наружный пик изогнут сильнее. Это значит, что во время начальной сборки, когда два заходных витка входят в контакт, их пики по существу не параллельны. Сильнее изогнутый виток, т.е. виток с большим углом спирали, стремится приблизиться или пересечь другой виток в одной точке на резьбе. В точке пересечения на резьбе острый пик заходного витка наружной резьбы может войти в канавку в вершине профиля витка внутренней резьбы, что приведет к состоянию неправильного свинчивания. К неправильному свинчиванию могут приводить и другие обстоятельства, связанные с ориентацией, когда оси двух резьб расположены не на одной линии.
Когда эти характеристики существуют по одной или в комбинации, позволяя острому пику заходного витка наружной резьбы случайно войти в канавку в вершине заходного витка внутренней резьбы, этот наружный пик может действовать так, как если бы он ввинчивался в нормальную внутреннюю резьбу. Поскольку выхода из канавки нет, когда крепежные элементы вращаются относительно друг друга острие заходного витка наружной резьбы может продолжать следовать по канавке. Однако канавка очень быстро сужается и закрывается, как показано на фиг. 4A-4F, поэтому отсутствует путь, по которому может ввинчиваться острый пик заходного витка наружной резьбы. Угол спирали линии, сформированной на дне канавки в заходном витке внутренней резьбы типично несколько больше, чем угол спирали линии, сформированной на остром пике вершины наружной резьбы. Поскольку эти линии не параллельны, т.е., углы спирали различны, витки быстро пересекаются и острый пик заходного витка наружной резьбы быстро входит в контакт поверхностью в канавке в вершине внутренней резьбы. Поэтому острый заходный виток крепежного элемента с наружной резьбой может свободно ввинчиваться только на несколько градусов вращения, пока он не станет слишком большим для уменьшающейся канавки в вершине профиля внутренней резьбы. Продолжающееся относительное вращение крепежных элементов после такой точки заедания при неправильном свинчивании часто приводит к повреждению или срезанию части одной из резьб, что приводит к структурному разрушению обеих спиралей резьбы.
Далее, многие виды наружно заходной резьбы, производимые в настоящее время, имеют такую форму, чтобы они представляли выступ или резкое увеличение высоты, особенно, когда заходный виток очень короток. Если длина заходного витка резьбы составляет меньше половины шага (менее 180° вокруг стержня), он может резко увеличиваться по высоте и, тем самым, быть более подверженным неправильному свинчиванию. Когда заходный виток наружной резьбы, имеющий выступ или резкое увеличение высоты, ввинчивается в канавку в вершине профиля внутренней резьбы, может возникнуть неправильное свинчивание, как было описано выше.
В настоящее время применяются разные типы заходной резьбы. Во всех резьбовых крепежных элементах, кроме самонарезающих винтов, применяется заходная резьба для подачи или "введения" спирали наружной резьбы в пространство между соседними нитками спирали внутренней резьбы. На практике для этой цели применялось несколько форм заходной резьбы. Самой распространенной из них, применяемой на большинстве стандартных резьбовых крепежных элементов, является конструкция заходной резьбы, в которой исторически высота резьбы возрастает до полной высоты на части первого оборота спирали и, одновременно, увеличивается его ширина. Во время типичного производственного процесса такому заходному витку позволяют принять в некоторой степени свободную форму, облегчающую его изготовление. Эта форме обычно включает одну 60-градусную боковую поверхность на той стороне спирали, которая ближе к головке крепежного элемента, и одну боковую поверхность свободной формы на стороне, наиболее удаленной от головки крепежного элемента. Профиль заходного витка существенно меняется в зависимости от производственного процесса и конструкции крепежного элемента. Из-за изменений, обусловленных производственными процессами, применяемыми для накатки этой секции заходной резьбы, форма этой секции обычно является изменчивой и значение ее подъема непредсказуема. Изменения наиболее заметны в форме и линейном росте гребня, сформированного на пике заходного витка наружной резьбы (см. фиг. 5A и 5B). Типичные заходные витки резьбы обычно имеют относительно острую точку на вершине этого заходного витка, поскольку только одна боковая поверхность имеет плоскую поверхность под стандартным углом 60°, тогда как противоположная боковая поверхность имеет свободную форму и расположена под углом, значительно превышающим 60°, и эти две боковые поверхности соединяются друг с другом непосредственно, а не через плоскую поверхность, параллельную продольной оси стержня крепежного элемента, как остальные витки стандартной резьбы.
Один "нестандартный" крепежный элемент, содержащий резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию, описан в патенте US 5,730,655, полностью включенном в настоящее описание путем отсылки. Такие нестандартные крепежные элементы содержат резьбы трех видов: заходный резьбу 17, резьбу 16, препятствующую неправильному свинчиванию, и крепежную резьбу 15 (см. фиг. 6). Типичная заходная резьба на крепежных элементах, имеющих резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию, несколько отличаются от заходной резьбы на стандартных крепежных элементах, но они также подвержены изменчивости профиля и длины. Профиль типичного заходной резьбы крепежного элемента, имеющего резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию, имеет три общие характеристики на каждой секции спирали заходной резьбы.
Во-первых, как показано на фиг. 7, боковая поверхность 17b заходной резьбы, ближайшая к резьбе 16, препятствующей неправильному свинчиванию, стремится сохранить кривизну, соответствующую половине (или менее) кривизны, наблюдаемой в резьбе 16, препятствующей неправильному свинчиванию, по существу являясь зеркальным отражением половины резьбы 16, препятствующей неправильному свинчиванию. Основание этой изогнутой боковой поверхности 17b заходной резьбы имеет общую впадину с резьбой 16, препятствующей неправильному свинчиванию. Таким образом, эта впадина представляется продолжением впадины резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию и половина профиля заходной резьбы является профилем резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию. По мере того как эта боковая поверхность приближается к концу спирали, изогнутая поверхность становится все уже, в конце концов исчезая на конце спирали, когда высота заходной резьбы становится равной нулю. Другая боковая поверхность 17a заходной резьбы стремится к тому, чтобы стать по существу плоской и наклонной относительно оси крепежного элемента, при этом угол, плоскостность, а также вогнутость и выпуклость существенно и свободно изменяются в каждом сечении в зависимости от положения на спирали и от технологии изготовления Типично, угол, выпуклость или вогнутость этой боковой поверхности не регулируются при изготовлении и существенно изменяются по углу, скорости нарастания и контуру на всей длине заходного витка. По мере того, как резьба проходит вокруг тела, эта "плоская" сторона 17a стремится сузиться и уменьшить высоту. Такое "сужение" является результатом того, что впадина плоской наклонной боковой поверхности подходит все ближе и ближе к впадине между заходным витком 17 и витком 16, препятствующим неправильному свинчиванию, когда заходный виток 17 огибает стержень. В итоге, эта плоская наклонная боковая поверхность 17a сужается до нуля по мере того как высота и ширина заходной резьбы 17 уменьшается к концу спирали. Следовательно, по мере того как острый пик заходного витка типично формируется не сдерживаемым, свободно текущим металлом, он стремится существенно изменить свою форму на всей длине заходной резьбы, а также от крепежного элемента к крепежному элементу.
В-третьих, боковые поверхности заходной резьбы 17 стремятся образовать острую, а не плоскую или изогнутую вершину на пересечении двух боковых поверхностей.
На фиг. 8А-8С показаны виды сбоку в сечении типичного процесса изготовления крепежного элемента из не имеющей резьбы заготовки способом прокатки заготовки между противоположными резьбонакатными плашками. На фиг. 8A резьбонакатные плашки 40 разведены для демонстрации положения заготовки 41 крепежного элемента перед накаткой. Стержень 12 заготовки 41 крепежного элемента обычно имеет постоянный диаметр, позволяющий формировать стандартные резьбы, а заходный конец 14 не имеющей резьбы заготовки крепежного элемента обычно имеет фаску 9, позволяющую формировать заходный виток резьбы. На фиг. 8B показаны резьбонакатные плашки 40 в положении накатки так, чтобы на заготовке крепежного элемента сформировать резьбы для получения охватываемого крепежного элемента 10. В типичных технологиях производства, применяемых для изготовления и стандартных крепежных элементов, и крепежных элементов, предотвращающих неправильное свинчивание, резьбы могут формироваться путем прокатки по существу цилиндрической не имеющей резьбы заготовки 41 с помощью резьбонакатных плашек 40. Плашки 40 создают на гладкой заготовке 41 профиль резьбы, смещая металл в канавки, сформированные в резьбонакатных плашках. Как показано на фиг. 8C, крепежная резьба 15 может формироваться на участке стержня с постоянным диаметром гладкой заготовки крепежного элемента, позволяя металлу затекать в канавки плашек, пока канавки не будут полностью заполнены металлом заготовки. Витки крепежной резьбы 15, сформированные на стержне крепежного элемента, получают совершенно одинаковый профиль, поскольку металл полностью заполняет канавки в плашках. Однако, заходный резьбу 17 можно сформировать путем неполного заполнения канавок резьбонакатных плашек 40 металлом с конца заготовки со снятой фаской. В секции заходной резьбы крепежного элемента спираль резьбы формируется лишь частичным заполнением канавок в резьбонакатных плашках. Частичное заполнение возникает из-за того, что заготовка крепежного элемента имеет фаску на своем конце, как показано на фиг. 8A.
На фиг. 8C приведен вид в увеличенном масштабе секции заходной резьбы, показанной на фиг. 8B. Поскольку на конце гладкой заготовки имеется фаска, в области заходной резьбы недостаточно металла для полного заполнения канавок в резьбонакатных плашках 40. Заходная резьба 17 и для стандартных крепежных элементов, и для крепежных элементов, предотвращающих неправильное свинчивание, сформирована частично заполненными канавками плашек в секции заходной резьбы. Частичное заполнение позволяет металлу свободно течь, образуя разные профили заходной резьбы, как описано выше. Поэтому, профили заходной резьбы являются неодинаковыми из-за изменений в заготовке, плашке и процессе изготовления. В большинстве известных заходных резьб такие изменения неизбежны, поскольку резьбонакатные плашки позволяют не ограниченному свободному течению металла создавать различные профили заходной резьбы.
Некоторые профили заходной резьбы особенно подвержены неправильному свинчиванию. В некоторых случаях профиль заходной резьбы слишком сильно изменяется по длине этой заходной резьбы, что приводит к неправильному свинчиванию. Например, высота заходной резьбы может увеличиваться слишком быстро, т.е., она растет от стержня до полной высоты стандартной резьбы менее чем за 180° оборота вокруг стержня. В другом примере угол передней плоской наклонной боковой поверхности заходной резьбы может быть слишком крутым, чтобы обеспечивать нужное сопряжение с внутренней резьбой. В еще одном примере профиль заходной резьбы может быть чрезвычайно острым, что может привести к возможности неправильного свинчивания и/или случайному и нежелательному контакту с внутренней резьбой в начале свинчивания. Для крепежных элементов, предотвращающих неправильное свинчивание некоторые профили заходной резьбы могут привести к тому, что такой крепежный элемент будет неправильно свинчиваться с внутренней резьбой до того, как предотвращающая неправильное свинчивание резьба получит возможность выровнять крепежные элементы для правильного свинчивания. Некоторые профили заходной резьбы приводят к тому, то витки внутренней и наружной резьб контактируют друг с другом в нежелательном положении на соответствующих спиралях до того, как резьба, препятствующая неправильному свинчиванию, начнет действовать на внутреннюю резьбу для выравнивания крепежных элементов, тем самым мешая или препятствуя резьбе, предотвращающей неправильному свинчиванию, подниматься над внутренней резьбой охватывающего крепежного элемента. Это может быть особенно справедливо при большом начальном угловом рассогласовании между двумя крепежными элементами. Дополнительно, многие профили заходной резьбы на крепежном элементе с наружной резьбой могут входить в зацепление с канавкой на заходном витке внутренней резьбы, что приводит к неправильному свинчиванию, как описано выше.
Некоторые заходные резьбы, применяемые на крепежных элементах, предотвращающих неправильное свинчивание, имеют крутой угол спирали так, что высота заходной резьбы увеличивается от нуля до высоты резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию, всего за 270° оборота вокруг стержня. Пики таких коротких заходных резьб могут войти в зацепление с канавкой в заходном витке внутренней резьбы и/или с меньшими канавками во внутренней полной резьбе, что приводит к неправильному свинчиванию.
В других заходных резьбах, применяемых на крепежных элементах, предотвращающих неправильное свинчивание, ширина профиля заходной резьбы поддерживается постоянной и одинаковой с шириной профиля стандартной резьбы, по мере того как высота заходной резьбы увеличивается с длиной этого заходной резьбы. Такие заходные резьбы стремятся образовать профиль, различный на каждой секции заходной резьбы. Они стремятся стать плоской кривой рядом с началом заходной резьбы и постепенно становятся меньшим, более заостренным профилем по мере того, как спираль заходной резьбы постепенно переходит в профиль резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию. Такие заходные резьбы имеют тенденцию к застреванию в канавке на конце заходного витка внутренней резьбы, когда высота заходной резьбы увеличивается, что ведет к неправильному свинчиванию.
Таким образом, имеется потребность в наружной заходной резьбе охватываемого крепежного элемента, которая стремится предотвратить неправильное ввинчивание заходной резьбы в канавку в пике профиля внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента. Такая заходная резьбы не должна подвергаться изменениям, связанным с производством, приводящим к нежелательным локализованным высотам и профилям заходной резьбы и к большим углам спирали. Для крепежных элементов, предотвращающих неправильное свинчивание, нужна заходная резьба, которая способствует, а не препятствует, работе резьбы, предотвращающей неправильное свинчивание.
Краткое описание изобретения
Далее раскрываются крепежные элементы, системы крепежных элементов и способы предотвращения неправильного свинчивания или сопротивления неправильному свинчиванию.
Согласно одному варианту настоящего изобретения предлагается способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами, содержащий этапы, на которых: вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежный элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу сформированную внутри охватывающего элемента, при этом эта по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку, выполненную в вершине; и при этом охватываемый крепежный элемент содержит: стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с соответствующей внутренней крепежной резьбой, сформированной внутри охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную заходный резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на заходном конце, проходящую по меньшей мере на половину оборота вокруг стержня и имеющую изогнутый профиль, определенный дугой, радиус которой приблизительно равен радиусу дуги, касательной к обеим боковым сторонам профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы ниже делительной прямой по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы; и вращают крепежные элементы относительно друг друга при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
Согласно другому варианту предлагается способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами, содержащий этапы, на которых: вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежный элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу сформированную внутри охватывающего элемента, при этом эта по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку, выполненную в вершине; и при этом охватываемый крепежный элемент содержит: стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с соответствующей внутренней крепежной резьбой, сформированной внутри охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную заходный резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на заходном конце, проходящую по меньшей мере на половину оборота вокруг стержня; и имеющую наименьшую высоту на начальном конце наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце наружной заходной резьбы, в которой по меньшей мере одна наружная заходная резьба содержит вершину, имеющую высоту, изменяющуюся с по существу постоянным темпом между концами витка наружной заходной резьбы и в которой наружная заходная резьба содержит боковую поверхность заходного витка наружной резьбы, привязанную к впадине примыкающего витка резьбы по всей длине заходной наружной резьбы; и вращают крепежные элементы относительно друг друга при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
Согласно еще одному варианту изобретения предлагается способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами, содержащий этапы, на которых: вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежный элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу сформированную внутри охватывающего элемента, при этом эта по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку, выполненную в вершине; и при этом охватываемый крепежный элемент содержит: стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с соответствующей внутренней крепежной резьбой, сформированной внутри охватывающего крепежного элемента; по меньшей мере одну наружную заходный резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на заходном конце, проходящую по меньшей мере на половину оборота вокруг стержня; и имеющую наименьшую высоту на начальном конце наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце наружной заходной резьбы, при котором наружная заходная резьба имеет профиль, имеющий высоту и форму, адаптированные для сопротивления неправильному ввинчиванию в канавку в вершине внутренней заходной резьбы внутри охватывающего крепежного элемента; и вращают крепежные элементы относительно друг друга при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
Эти и другие предпочтительные признаки, включая различные новые детали реализации и комбинации элементов далее будут описаны более подробно со ссылками на приложенные чертежи, и определены в формуле изобретения. Следует понимать, что конкретные описанные способы и цепи показаны только для иллюстрации и не являются ограничениями. Как будет понятно специалистам, описанные принципы и признаки можно применять в разных и многочисленных вариантах, не выходя за пределы объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На приложенных чертежах, которые являются частью настоящего описания, показаны различные варианты раскрываемых систем и способа, и эти чертежи, наряду с общим описанием, приведенным выше, и подробным описанием, которое приводится ниже, предназначены для пояснения и показа принципов предлагаемых крепежных элементов, систем крепежных элементов и способов соединения.
Фиг. 1 - вид сбоку крепежного элемента по предшествующему уровню техники со стандартной резьбой, в котором идентифицированы некоторые части стандартной резьбы, такие как вершина, боковая поверхность, впадина, шаг, угол резьбы, малый диаметр и большой диаметр.
Фиг. 2 - вид сбоку охватываемого и охватывающего крепежных элементов по предшествующему уровню техники, с несовпадающими продольными осями, что является условием для потенциального неправильного свинчивания крепежных элементов по предшествующему уровню техники.
Фиг. 3A и 3B - виды сбоку охватываемого и охватывающего крепежных элементов, не совмещенных в осевом направлении друг с другом и так, что шаг резьбы не совпадает, что ведет к потенциальному неправильному свинчиванию крепежных элементов, при этом фиг. 3B имеет увеличенный масштаб относительно фиг. 3A.
Фиг. 4A-4F - виды сбоку и с торца охватывающего крепежного элемента по предшествующему уровню техники, имеющему заходный виток внутренней резьбы внутри охватывающего крепежного элемента, в котором в вершине заходного витка внутренней резьбы имеется канавка.
Фиг. 5A и 5B - виды сбоку охватываемых крепежных элементов по предшествующему уровню техники с острым заходным витком резьбы.
Фиг. 6 - вид сбоку охватываемого крепежного элемента по предшествующему уровню техники, имеющего острый заходный виток резьбы, переходящий в виток, препятствующие неправильному свинчиванию.
Фиг. 7 - вид сбоку охватываемого крепежного элемента по предшествующему уровню техники с заходным выступом и с острым заходный виток резьбы, переходящий в виток, препятствующие неправильному свинчиванию.
Фиг. 8А-8С - виды сбоку заготовки крепежного элемента по предшествующему уровню техники, прокатываемой между плашками и иллюстрирующие типичное формирование заходной резьбы на крепежном элементе за счет лишь частичного заполнения канавки в плашке так, что заходный виток имеет свободную форму.
Фиг. 9А-9В - виды сбоку охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего головку и стержень, в котором стержень имеет крепежную резьбу, резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию и заходный резьбу на одной спирали, при этом фиг. 9B имеет увеличенный масштаб.
Фиг. 10А-10Е - виды сбоку в сечении и вид с торца охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию и заходный резьбу не одной спирали, при этом заходная резьба прикреплена к резьбе, препятствующей неправильному свинчиванию.
Фиг. 11А-11Е - виды сбоку в сечении и вид с торца охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию и заходный резьбу на одной спирали, при этом заходная резьба прикреплена к следующему витку.
Фиг. 12А-12Е - виды сбоку в сечении и вид с торца охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего резьбу, препятствующую неправильному свинчиванию и заходный резьбу не одной спирали, при этом заходная резьба не прикреплена к резьбе, препятствующей неправильному свинчиванию и находится в середине профиля крепежной резьбы.
Фиг. 13А-13Е - виды сбоку в сечении и вид с торца охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего крепежную резьбу и заходный резьбу на одной спирали, в котором заходная резьба не прикреплена к следующему витку и удалена насколько можно от следующего витка, оставаясь тем не менее внутри профиля крепежной резьбы.
Фиг. 14А-4Е - сечения охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, вставляемого в охватывающий крепежный элемент, в котором наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине заходного витка внутренней резьбы для сопротивления неправильному свинчиванию или предотвращения неправильного свинчивания.
Фиг. 14F - вид с торца охватывающего крепежного элемента, имеющего заходный виток внутренней резьбы.
Фиг. 15А-15С - вид сбоку охватываемого крепежного элемента по настоящему изобретению, имеющего заходный выступ на заходном конце стержня.
Фиг. 16A-16D виды сбоку в сечении крепежных элементов, имеющих заходные выступы.
Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и элементы одинаковой структуры или выполняющие одинаковые функции для целей иллюстрации по существу представлены одними и теми же позициями на всех чертежах. Чертежи предназначены только для облегчения понимания различных описываемых вариантов. Чертежи не охватывают все аспекты описываемой изобретательской идеи и не ограничивают объем формулы изобретения.
Подробное описание
Согласно изложенным в настоящем описании идеям, настоящее изобретение позволяет удовлетворить вышеуказанную потребность и устранить другие недостатки и дефекты существующих технологий резьбовых соединений за счет создания нового начала резьбовой спирали (по-другому называемого "заходной резьбой" резьбового крепежного элемента), резьбы, предотвращающей неправильное свинчивание, которая выравнивает заходный виток резьбы, уникальный контур которой таков, что он не проникает глубоко и не остается в каких-либо канавках в пике заходного витка и/или в полной резьбе в спирали внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента. Заходная резьба с контуром, предотвращающим неправильное свинчивание, может присутствовать приблизительно на одном и одной пятой оборота спирали, при этом сохраняется по существу одинаковый профиль широко изогнутого пика на каждой осевой секции заходного витка.
На фиг. 9A и 9B показан один вариант настоящего изобретения, при этом на фиг. 9B представлен в увеличенном масштабе участок заходного конца крепежного элемента, показанного на фиг. 9A. Как показано на фиг. 9A и 9B, крепежный элемент содержит и резьбу, предотвращающий свинчивание не по резьбе, и заходный резьбу, предотвращающую неправильное свинчивание. Охватываемый крепежный элемент 10 в этом варианте является болтом или винтом, имеющим спираль 11 резьбы, огибающую снаружи стержень 12 охватываемого крепежного элемента 10. На одном конце стержня 12 охватываемого крепежного элемента 10 сформирована головка 13, выполненная с возможностью зацепления со средством приложения вращающего момента. В готовке 13 может быть выполнен шлиц для приема лезвия плоской отвертки, отвертки по стандарту Philips или Torx, или подобной отвертки, или головка 13 может иметь множество поверхностей для зацепления с ключом, головкой, торцевым ключом или с другим средством зацепления с головкой для ее вращения. Головка 13 может иметь любую форму, известную в этой области, для зацепления с крепежным элементом с возможностью его вращения. Стержень охватываемого крепежного элемента также может быть соединен с участком прикрепляемой детали сваркой или другими средствами так, чтобы на него можно было навинтить охватывающий крепежный элемент для крепления этой детали. В этом случае элементом, соединенным с участком прикрепляемой детали, является головка охватываемого крепежного элемента.
Спираль 11 резьбы, проходящая вокруг стержня 12 охватываемого крепежного элемента 10 на своей длине может иметь несколько отличающихся друг от друга профилей, по мере ее прохождения округ стержня 12 от головки 13 до заходного конца 14 крепежного элемента. Эти отличающиеся друг от друга профили описываются со ссылками на фиг. 9A и 9B. Рядом с головкой 13 может находиться множество витков крепежной резьбы 15, такой, которая применяется на стандартном крепежном элементе (см. фиг. 1). По мере того как эта резьба удаляется от головки 13 в форме спирали 11, за ней может следовать короткая секция резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, при этом крепежная резьба 15 переходит в резьбу 16, препятствующую свинчиванию по резьбу, на той же спирали 11. Резьба 16, препятствующая свинчиванию не по резьбе, имеет профиль, придающий этой секции спирали функцию предотвращения свинчивания не по резьбе, поскольку по меньшей мере часть одного витка спирали резьбы имеет изогнутую переходную поверхность от малого диаметра до большого диаметра. Подробное описание резьбы 16, предотвращающей свинчивание не по резьбе, приведено в патенте US 5,730,566, включенном в настоящее описание путем отсылки. После резьбы 16, предотвращающей свинчивание не по резьбе, на спирали 11 может следовать заходная резьба 17. Все эти профили резьбы, независимо от их конкретной локализации, формы и контура, находятся внутри огибающей, определенной профилем крепежной резьбы 15.
В альтернативном варианте охватываемого крепежного элемента спираль 11 резьбы содержит крепежную резьбу 11 и заходный резьбу 17, без резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе так, что крепежная резьба 15 переходит непосредственно в заходный резьбу 17.
Как показано на фиг. 9B, заходная резьба 17 начинается в том положении на спирали 11, где заходная резьба 17 соединяется с резьбой 16, препятствующей свинчиванию не по резьбу, в точке 18 перехода, и проходит на один и одну пятую оборота спирали 11 до точки 19 окончания спирали. В точке 18 перехода заходная резьба 17 достигает свой наивысшей точки, если измерять от оси резьбы, и имеет высоту и профиль, соответствующие высоте и профилю резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. От точки 18 перехода заходная резьба 17 следует по спирали 11 на протяжении одного и одной пятой оборота вокруг охватываемого крепежного элемента 10 и от головки 13, пока заходная резьба 17 не закончится в точке 19 окончания спирали. Высота заходной резьбы, измеряемая от впадин крепежной резьбы 15, уменьшается с по существу постоянным значением на всей ее длине, по мере того как она огибает стержень крепежного элемента в направлении заходного конца 14 этого охватываемого крепежного элемента 10. В одном варианте значение уменьшения высоты заходной резьбы 17 не существенно больше и не существенно меньше, чем значения снижения, вычисленного с использованием длины, равной одному и одной пятой оборота спирали, пока ее высота и ширина на достигнут по существу нуля в точке 19 окончания спирали на высоте впадины крепежной резьбы 15 (минимальный диаметр).
От заходного конца 14 охватываемого крепежного элемента 10 заходная резьба 17 может начинаться на нулевой высоте на цилиндре диаметр которого определен впадиной крепежной резьбы 15. Вершина пика заходной резьбы может начинаться на высоте впадины стандартной резьбы. Затем, по мере того, как заходная резьбы огибает стержень крепежного элемента в направлении головки 13, ее пик может отходить от впадины и оси спирали крепежного элемента с постоянным значением, чтобы высота пика увеличивалась от по существу нуля в его начале до высоты, чуть меньшей чем делительная линия стандартной резьбы, которая приблизительно равна высоте резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, в точке 18 перехода. Во время такого увеличения высоты ширина профиля заходной резьбы постепенно увеличивается, по мере того как заходная резьба продвигается вокруг стержня крепежного элемента.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, заходная резьбы, препятствующая неправильному свинчиванию может иметь такую форму, чтобы высота резьбы увеличивалась с заданным максимальным значением по мере того, как она продвигается вокруг стержня крепежного элемента от начала спирали до ее перехода в следующую секцию спирали. В альтернативных вариантах заходная резьба может проходить вокруг стержня на любое количество витков спирали, лишь бы значение увеличения не создавала крутого порога на вершине заходной резьбы, которая могла бы неправильно ввинтиться в охватывающий крепежный элемент. Значение увеличения может быть такой, чтобы вписанный угол спирали пика профиля наружной резьбы был соответствующим и не представлял сильно наклонную поверхность, выступы, острые кромки или другие несоответствующие элементы, которые легко могли бы войти в какую-либо канавку в заходной резьбе спирали нормальной внутренней резьбы, когда наружная заходная резьба вставляется в принимающий крепежный элемент с внутренней резьбой под любым нормальным углом сборки. Поэтому, когда пики, образующие соответствующие гребни заходной и заходной резьбы двух элементов, контактируют в любой точке во время сборки, высота пика наружной резьбы не увеличивается с таким большим значением, чтобы войти в любую канавку в пике внутренней резьбы (и предотвратить дальнейшее внедрение двух спиралей резьб одна в другую) до того, как оба пика начнут скользить один по другому благодаря осевой нагрузке, прилагаемой монтажником. Профиль заходной наружной резьбы позволяет заходной и заходной резьбам контактировать друг с другом и, затем, скользить одна по другой без заклинивания и/или заедания этих двух резьб во время вращения крепежных элементов для свинчивания.
Согласно другому аспекту изобретения заходная резьба может иметь постоянный профиль на всех осевых секциях спирали, и профиль может быть по существу не острой широкой кривой или последовательностью плоских участков и/или кривых, аппроксимирующих плавную кривую заданного радиуса, по существу не меняющегося на профиле пика на всей длине заходной резьбы так, чтобы в случае нежелательного контакта с канавкой, имеющейся в пике внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента пик наружной резьбы охватываемого крепежного элемента не мог легко войти в такую канавку и он не может образовать все боле острый пик или пик, не соответствующий канавке внутренней резьбы, когда он вращается в контакте с канавкой внутренней резьбы. При такой конфигурации заходная резьба охватываемого крепежного элемента не может врезаться в какую-либо канавку, имеющуюся в пике заходной резьбы принимающей спирали и застрять в ней, что предотвращает неправильное свинчивание или иные помехи необходимому осевому выравниванию, происходящему благодаря движению резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе на соседней секции спирали.
Согласно другому аспекту изобретения пик наружной заходной резьбы охватываемого крепежного элемента образует по существу не спиральное кольцо, в пределах огибающей профиля стандартной крепежной резьбы, спирально проходящей вокруг стержня крепежного элемента. Поэтому, при введении в спиральный пик внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента, пик наружной заходной резьбы охватываемого крепежного элемента проходит поперек канавки в пике внутренней заходной резьбы. Когда крепежные элементы вращаются относительно друг друга пик наружной заходной резьбы охватываемого крепежного элемента проходит над пиком внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в канавку.
Варианты настоящего изобретения могут предотвращать неправильное свинчивание, когда элемент с наружной резьбой входит в зацепление с элементом с внутренней резьбой. Варианты настоящего изобретения могут предотвращать свинчивание не по резьбе, когда элемент с наружной резьбой входит в зацепление с элементом с внутренней резьбой. Варианты настоящего изобретения могут исправлять линейные несовпадения (несоосность) между двумя свинчиваемыми элементами, имеющими ответные спиральные резьбы. Варианты настоящего изобретения могут исправить угловое рассогласование между первым крепежным элементом и вторым крепежным элементом за счет того, что один или более виток резьбы первого элемента движется по резьбе второго элемента, тем самым приводя первый и второй элемент в положение соосности.
Варианты настоящего изобретения исправляют линейное рассогласование между охватываемым крепежным элементом и охватывающим крепежным элементом за счет создания заходного витка наружной резьбы на охватываемом крепежном элементе, который перекрывает любую канавку в пике внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента, скользя вдоль пика и пересекая кромки канавки в охватывающем крепежном элементе в процессе приведения охватывающего и охватываемого элемента в состояние соосности и/или в состояние согласования по оси.
Некоторые варианты изобретения минимизируют ненамеренный контакт секций заходной резьбы спирали наружной резьбы с пиком спирали внутренней резьбы во время подъема резьбы, предотвращающей свинчивание не по резьбе в крепежных элементах. Заходная резьба может иметь соответствующий профиль на разных секциях заходной резьбы. Заходная резьба может иметь постоянное максимальное значение роста от ее точки окончания на стержне крепежного элемента, до точки, в которой она переходит в резьбу следующей формы, независимо от того, является ли эта резьбы следующей формы резьбой, препятствующей свинчиванию не по резьбе, стандартной резьбой или любой другой известной формой резьбы.
Некоторые варианты настоящего изобретения имеют элемент выступающего диаметра на заходном конце охватываемого крепежного элемента, такой, как заходный выступ или цилиндрическая цапфа, который ограничивает угловое рассогласование между охватываемым и охватывающим элементами.
Задачей конструкции крепежного элемента является сохранение длины огибающей для крепежного элемента, в то же время добавив к крепежному элементу признаки резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе и резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию. Варианты настоящего изобретения включают заходные резьбы, которые уменьшают вероятность неправильного свинчивания, свинчивания не по резьбе и необходимость в заходном выступе, без выхода за пределы огибающей на всей длине крепежного элемента.
В одном аспекте настоящего изобретения заходная резьба охватываемого крепежного элемента не может неправильно ввинчиваться в спираль внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента, поскольку удерживает пик (центр) заходной наружной резьбы как можно ближе к впадине резьбы, примыкающей к заходной резьбе. Тем самым, заходная резьбы образует по существу не спиральную резьбу в пределах огибающей спирали нормальной наружной резьбы, тем самым позволяя заходной резьбе специально проходить над любой канавкой в пике внутренней резьбы, не зацепляясь с ней и не допуская неправильного свинчивания.
Аспекты настоящего изобретения могут предотвратить столкновение спирали заходной резьбы во время отвода примыкающей секции резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Помех можно избежать, ели заходная резьба имеет по существу постоянное значение увеличения высоты, и заходная резьба имеет профиль, который плавно переходит в профиль примыкающей резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, так чтобы заходная резьба поддерживала любой дальнейший отвод, который может потребоваться, чтобы помочь резьбе, препятствующей свинчиванию не по резьбе, выполнять ее нормальную функцию выравнивания крепежных элементов.
Некоторые варианты настоящего изобретения могут устранить столкновение заходной резьбы охватываемого крепежного элемента с пиком внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента во время отвода, создаваемого резьбой, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Столкновение можно предотвратить с помощью соответствующего полностью сформированного изогнутого профиля заходной резьбы, высота, ширина и профиль которой соответствующим образом изменяется с длиной заходной резьбы.
В зависимости от длины заходной резьбы на охватываемом крепежном элементе, она может специально иметь соответствующую максимальную высоту в точке потенциального контакта с пиком внутренней резьбы, чтобы предотвратить нежелательный контакт заходной резьбы с пиком внутренней спиральной резьбы, когда охватываемый крепежный элемент вставлен в охватывающий крепежный элемент.
На фиг. 10E показан вид с торца крепежного элемента с резьбой, препятствующей свинчиванию не по резьбе, имеющего заходный резьбу по настоящему изобретению. На этом виде ясно показан передний конец 14 охватываемого крепежного элемента 10. Внешняя периферия переднего конца 14 определена стандартным диаметром 20 впадины. От точки 19 завершения заходная резьба 17 увеличивает высоту по мере оборачивания вокруг стержня на один и одну пятую оборота в направлении по часовой стрелке, пока она не перейдет в резьбу 6, препятствующую свинчиванию не по резьбе в точке 18 перехода. Высота вершины 21 заходной резьбы увеличивается с постоянным значением. Вершина 21 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, в основном имеет постоянную высоту до перехода в крепежную резьбу 15 в точке 28 перехода. Вершина 23 крепежной резьбы имеет наибольшую высоту.
На фиг. 10A показано сечение резьбы по линии А-А на фиг. 10E. На фиг. 10A два витка заходной резьбы 17 показаны примыкающими к одному витку резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Более низкий виток заходной резьбы 17, показанный в левой части фиг. 10A, имеет приблизительно 1/6 его полной высоты. Более высокий виток заходной резьбы 17, показанный в центральной части фиг. 10A, имеет полную высоту, поскольку он находится в точке 18 перехода в резьбу 16, препятствующую свинчиванию не по резьбе, при этом полная высота заходной резьбы 17 и высота резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, немного меньше, чем диаметр 24 крепежной резьбы 15 (не показана на фиг. 10A). Для иллюстрации, штриховой линией, наложенной на более высокий виток заходной резьбы 17 показан профиль 25 крепежной резьбы, что позволяет сравнить относительные размеры и профили.
В этом варианте заходная резьба 17 имеет широко изогнутый профиль по мере его прохождения по спирали 11 резьбы. Заходная резьба 17 сохраняет по существу постоянной радиально изогнутую поверхность от впадины до вершины 17c. Вершина 17c ее профиля в любой осевой секции является самой высокой точкой на кривой по существу с одинаковым радиусом R в любой такой секции. Радиус R кривой, определяющий профиль заходной резьбы, определяется путем продления кривой от каждой впадины в точках, по существу являющимися тангенциальными к воображаемым боковым поверхностям профиля стандартной резьбы, наложенного на профиль заходной резьбы. Это делается там, где заходная резьба 17 является самой высокой, т.е., в точке 18 перехода, где высоте заходной резьбы 17 проходит чуть ниже диаметра 24 крепежного элемента. Радиус R остается по существу постоянным на всей длине заходной резьбы 17, тогда как высота профиля резьбы уменьшается при ее прохождении от точки 18 перехода к точке 19 окончания спирали так, что заходная резьба 17 имеет одинаковую кривизну профиля во всех секциях. Поэтому ширина заходной резьбы 17 является максимальной на точке 18 перехода и уменьшается с уменьшением высоты, пока ширина не станет равной нулю в точке 19 окончания спирали.
Заходная резьба 17 варианта, показанного на фиг. 10А-10Е, также сохраняет близость к впадине, являющейся общей для нее и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Когда заходная резьба 17 уменьшается по мере прохождения вокруг крепежного элемента от точки 18 перехода, она остается по существу привязанной к впадине примыкающей резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, спирали 11.
На фиг. 10A показано сечение резьб по линии А-А на фиг. 10E. В точке 18 перехода делительная линия профиля, проходящая вертикально через радиально изогнутую заходный резьбу 17, расположена на вертикальной центральной линии профиля 25 крепежной резьбы, которая также является центральной линией резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, в точке 18 перехода. По мере того как заходная резьба 17 проходит вокруг крепежного элемента к точке 19 окончания спирали, вертикальная делительная линия профиля заходной резьбы расходится с вертикальной центральной линией профиля 25 крепежной резьбы и постепенно приближается к впадине соседней резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе на протяжении одного полного оборота, и приближается к впадине, которая является общей на протяжении одной пятой оборота спирали заходной резьбы. В точке 19 окончания спирали делительная линия заходной резьбы 17 приблизительно пересекает медиану соседней впадины. В точке 19 окончания спирали профиль заходной резьбы 17 уменьшается так, что его высота и ширина по существу приближаются к нулю, а его осевое положение на охватываемом крепежном элементе 10 приблизительно достигает впадины примыкающего витка заходной резьбы 17. Это приводит к смыканию впадины 17b заходной резьбы 17 с впадиной соседней резьбы, тогда как противоположная впадина 17a заходной резьбы 17 отходит от противоположной впадины профиля 25 крепежной резьбы и постепенно приближается к впадине соседней резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Таким образом, вершина 17с заходной резьбы образует по существу кольцо вокруг охватываемого крепежного элемента внутри огибающей спирального пути профиля 25 крепежной резьбы.
На фиг. 10D показано сечение резьб по линии D-D на фиг. 10E. В этом положении вокруг охватываемого крепежного элемента заходная резьба 17 примыкает к резьбе 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, так, что впадина 17b резьбы является общей для нее и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Профиль 25 крепежной резьбы и профиль 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, показаны штрихпунктирными линиями и наложены на заходный резьбу 17 так, чтобы легко можно было определить их относительные размеры и профили. В этом положении заходная резьба 17 имеет высоту, приблизительно равную 79% от ее максимальной высоты. Радиус R кривой, определяющей профиль заходной резьбы 17 от впадины 17a через вершину 17c до другой впадины 17b такой же как и радиус изогнутого профиля заходной резьбы в точке перехода, показанной на фиг. 10A. Впадина 17b заходной резьбы продолжает оставаться общей для заходной резьбы 17 и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, а противоположная впадина 17a заходной резьбы 17 сдвинулась из положения, аналогично тому, где впадина этой резьбы была бы, как показано наложенным профилем 25 крепежной резьбы.
На фиг. 1°C показано сечение резьб по линии С-С на фиг. 10E. В этом положении вокруг охватываемого крепежного элемента 10 заходная резьба 17 примыкает к резьбе 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, так, что впадина 17b заходной резьбы является общей для заходной резьбы 17 и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Профиль 25 крепежной резьбы и профиль 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, показаны штрихпунктирными линиями и наложены на заходный резьбу 17 так, чтобы легко можно было определить их относительные размеры и профили. В этом положении высота заходной резьбы 17 составляет приблизительно 58% от наибольшей высоты. Радиус R кривой, определяющей профиль заходной резьбы 17 от впадины 17a через вершину 17c до другой впадины 17b такой же, что и радиус изогнутого профиля заходной резьбы в точке перехода, показанной на фиг. 10A. Впадина 17b заходной резьбы продолжает оставаться общей для заходной резьбы 17 и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, а противоположная впадина 17a сдвинулась из положения, аналогично тому, где впадина этой резьбы была бы, как показано наложенным профилем 25 крепежной резьбы.
На фиг. 10B показано сечение резьб по линии B-B на фиг. 10E. В этом положении вокруг охватываемого крепежного элемента 10 заходная резьба 17 примыкает к резьбе 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе так, что впадина 17 является общей для этих двух резьб. Профиль 25 крепежной резьбы и профиль 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, показаны штрихпунктирными линиями и наложены на заходный резьбу 17 так, чтобы легко можно было определить их относительные размеры и профили. В этом положении высота заходной резьбы 17 составляет приблизительно 37% от наибольшей высоты. Радиус R кривой, определяющей профиль заходной резьбы 17 от впадины 17a через вершину 17c до другой впадины 17b такой же, что и радиус изогнутого профиля заходной резьбы в точке перехода, показанной на фиг. 10A. Впадина 17b заходной резьбы продолжает оставаться общей для заходной резьбы 17 и для резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, а противоположная впадина 17a сдвинулась из положения, аналогично тому, где впадина этой резьбы была бы, как показано наложенным профилем 25 крепежной резьбы.
Возвращаясь к фиг. 10A, на левой части чертежа показан более низкий участок заходной резьбы 17. Поскольку заходная резьба 17 проходит на один и одну пятую витка спирали, на фиг. 10A видны два витка заходной резьбы 17: виток с полной высотой заходной резьбы находится в середине чертежа, и почти завершившийся виток заходной резьбы 17 находится в левой части чертежа. Впадина 17b почти закончившегося витка совпадает с впадиной 17a витка заходной резьбы 17 имеющего полную высоту. Даже при такой очень малой высоте заходная резьба 17 почти закончившегося витка имеет изогнутый профиль с радиусом R, который равен радиусу изогнутых профилей в других положениях.
Вариант настоящего изобретения, показанный на фиг. 10A-10E имеет заходный резьбу 17, в которой соединены изогнутый профиль, постоянное значение изменения высоты пика и не спиральный виток вокруг стержня крепежного элемента. Комбинация этих признаков может позволить заходной резьбе 17 скользить вдоль заходной резьбой и над ней в охватывающем крепежном элементе с внутренней резьбой (не показан), не входя в зацепление с какими-либо углублениями и/или канавками в пике внутренней заходной резьбы. Заходная резьба 17 охватываемого крепежного элемента 10, тем самым может позволить примыкающей резьбе 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, скорректировать любое угловое или осевое рассогласование с охватывающим крепежным элементом с внутренней резьбой (не показан) так, чтобы избежать свинчивания не по резьбе или неправильного свинчивания.
На фиг. 11A-11E показан другой вариант охватываемого крепежного элемента с заходной резьбой. На фи. 11E приведен вид заходного конца 14, а на фиг. 11A-11D показаны сечения в осевом направлении в позициях, указанных на фиг. 11E. Этот охватываемый крепежный элемент 10 имеет витки крепежной резьбы 15 и более чем два с четвертью витка заходной резьбы 17. Как показано на фиг. 11E, заходная резьба 17 начинается в точке 19 окончания спирали, где ее высота равна нулю, и по мере ее оборачивания вокруг стержня ее высота увеличивается, пока не достигнет полной высоты в точке 18 перехода, где заходная резьба 17 переходит в крепежную резьбу 15.
На фиг. 11A показано сечение резьб по линии A-A на фиг. 11E. Как показано на фиг. 11A, более низкий участок заходной резьбы 17 виден на левой части чертежа. Поскольку заходная резьба 17 проходит более чем на два с четвертью оборота спирали, на фиг. 11A видны три витка заходной резьбы 17: низкий виток слева, средний виток в центре и более высокий виток справа. По мере того как заходная резьба оборачивается вокруг крепежного элемента от точки 19 окончания спирали, она становится выше и остается привязанной к впадине, которая является общей для нее и витка средней высоты, на один полный оборот спирали заходной резьбы. В точке 19 окончания спирали заходная резьбы 17 приблизительно пересекает делительную линию примыкающей впадины. В точке 19 окончания спирали профиль заходной резьбы 17 уменьшается так, что ее высота и ширина по существу равны нулю, тогда как ее осевое положение на охватываемом крепежном элементе 10 находится приблизительно на впадине соседнего витка заходной резьбы 17. Это дает эффект привязывания впадины 17b заходной резьбы 17 к впадине соседнего витка тогда как противоположная впадина 17a заходной резьбы 17 покинула противоположную впадину профиля 25 крепежной резьбы (показанного штрихпунктирными линиями) и постепенно приближается к привязанной впадине 17b. Таким образом, вершина 17c заходной резьбы образует по существу кольцо вокруг охватываемого крепежного элемента 10 в пределах огибающей траектории спирали профиля 25 крепежной резьбы. В сечении A-A самый низкий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 8,3% от полной высоты, средний виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 52,7% от полной высоты, а самый высокий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 97,2% от полной высоты.
На фиг. 11B приведено сечение резьб по линии B-B на фиг. 11E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 примыкает к более высокому витку заходной резьбы 17 так, что впадина 17b более короткого витка совпадает с впадиной 17a боле длинного витка. Профили 25 крепежной резьбы показаны штрихпунктирными линиями и наложены на витки заходной резьбы 17, чтобы показать относительные размеры и профили. На сечении B-B более низкий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 19,4% от полной высоты, а более высокий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 63,9% от полной высоты. Радиус R кривой, определяющей профиль более короткого витка заходной резьбы 17 от впадины 17a через вершину 17c заходной резьбы до другой впадины 17b равен радиусу дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины до впадины профиля 25 крепежной резьбы. Впадина 17b более короткого витка заходной резьбы 17 продолжает совпадать с впадиной 17a более высокого витка заходной резьбы 17, тогда как противоположная впадина 17a смещена от положения, в котором находилась бы впадина стандартной резьбы, как показано наложенным профилем 25 крепежной резьбы.
На фиг. 11C показано сечение резьб по линии C-C на фиг. 11E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 примыкает к более высокому витку так, что впадина 17b более короткого витка совпадает с впадиной 17a более высокого витка заходной резьбы 17. Профили 25 крепежной резьбы, показанные штрихпунктирными линиями, наложены витки заходной резьбы 17 так, чтобы показать относительные размеры и профили. На сечении C-C более низкий виток заходной резьбы имеет высоту, приблизительно равную 30,5% от полной высоты, а более высокий виток заходной резьбы имеет высоту, приблизительно равную 75,0% от полной высоты. Профиль заходной резьбы может содержать изогнутую поверхность, имеющую радиус R, который равен радиусу дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины до впадины профиля 25 крепежной резьбы.
На фиг. 11D показано сечение резьб по линии D-D на фиг. 11E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 примыкает к более высокому витку так, что впадина 17b более короткого витка совпадает с впадиной 17a более высокого витка. Профили 25 крепежной резьбы, показанные штрихпунктирными линиями, наложены витки заходной резьбы 17 так, чтобы показать относительные размеры и профили. На сечении D-D более низкий виток заходной резьбы имеет высоту, приблизительно равную 41,7% от полной высоты, а более высокий виток заходной резьбы имеет высоту, приблизительно равную 86,1% от полной высоты. Как показано на фиг. 11D, профиль заходной резьбы более высокого витка может содержать комбинацию профиля резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе, и профиля стандартной резьбы. Профиль более короткого витка может содержать кривую с радиусом, равным радиусу дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины 17a до впадины 17b.
На фиг. 12A-12E показан другой вариант охватываемого крепежного элемента, имеющего заходный резьбу. На фиг. 12E приведен вид заходного конца 14, а на фиг. 12A-12D показаны сечения в разных осевых направлениях в положения, показанных на фиг. 12E. Этот охватываемый крепежный элемент 10 имеет витки заходной резьбы 17, резьбы 16, предотвращающей свинчивание не по резьбе, и крепежной резьбы 15. Как показано на фиг. 12E, заходная резьба 17 начинается в точке 19 окончания спирали, где ее высота равна нулю, при этом высота увеличивается по мере прохождения этого витка вокруг стержня, пока не достигнет полной высоты в точке 18 перехода, где заходная резьба переходит в резьбу 16, препятствующую свинчиванию не по резьбе.
На фиг. 12A приведено сечение резьб по линии A-A на фиг. 12E. Как показано на фиг. 12A, более низкий участок заходной резьбы 17 находится слева на чертеже. Поскольку заходная резьба 17 проходит более чем на один оборот спирали, на фиг. 12A видны два витка заходной резьбы 17 и один виток резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе: более низкий виток заходной резьбы 17 слева, более высокий виток заходной резьбы в середине, и виток резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, -справа. По мере того как заходная резьба 17 оборачивается вокруг крепежного элемента от точки 19 окончания спирали, она становится выше, но в этом варианте она не остается привязанной к впадине соседнего витка этой резьбы. В точке 19 окончания спирали заходная резьба 17 находится приблизительно в положении в середине профиля 25 крепежной резьбы (показанного штрихпунктирными линиями и наложенного на заходный резьбу 17). В точке 19 окончания спирали профиль заходной резьбы 17 уменьшен так, что его высота и ширина по существу равны нулю, тогда как его осевое положение на охватываемом крепежном элементе отделен и отнесен от впадины соседнего витка заходной резьбы 17. В сечении A-A более низкий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 16,7% от полной высоты, более высокий виток заходной резьбы имеет высоту приблизительно 95% от полной высоты, а резьбы 16, препятствующая свинчиванию не по резьбе, имеет полную высоту. Как показано на фиг. 12A и 12E, заходная резьба 17 имеет полную высоту в точке 18 перехода, где она переходит в резьбу 16, препятствующую свинчиванию не по резьбе. Как показано на фиг. 12E, резьба 16, препятствующая свинчиванию не по резьбе, переходит в крепежную резьбу 15 во второй точке 28 перехода.
На фиг. 12B приведено сечение по линии B-B на фиг. 12E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 впадина заходной резьбы 17 не является общей с впадиной примыкающей резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, поскольку имеется разделяющее их пространство. Профиль 25 крепежной резьбы показан штрихпунктирными линиями и наложен на виток заходной резьбы 17, чтобы были видны относительные размеры и профили. В сечении B-B заходная резьба имеет высоту, равную приблизительно 37,5% от полной высоты. Радиус R кривой, которая определяет профиль заходной резьбы 17 от впадины 17a через вершину 17c к другой впадине 17c, имеет такую же величину, что и радиус дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины до впадины профиля 25 крепежной резьбы.
На фиг. 12C приведено сечение резьб по линии C-С на фиг. 12E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 заходная резьба 17 все еще не имеет общей впадины с резьбой 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Профиль 25 крепежной резьбы показан штрихпунктирными линиями и наложен на витки заходной резьбы 17, чтобы были видны относительные размеры и профили. В сечении C-C заходная резьба имеет высоту, равную приблизительно 58,3% от полной высоты заходной резьбы 17. Профиль заходной резьбы может содержать изогнутую поверхность с радиусом R который имеет такую же величину, что и радиус дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины до впадины профиля 25 крепежной резьбы.
На фиг. 12D приведено сечение резьб по линии D-D на фиг. 12E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 заходная резьба 17 все еще отнесена от резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе. Профиль 25 крепежной резьбы показан штрихпунктирными линиями и наложен на витки заходной резьбы 17, чтобы были видны относительные размеры и профили. В сечении D-D заходная резьба имеет высоту, равную приблизительно 79,2% от полной высоты заходной резьбы 17. Профиль заходной резьбы может содержать изогнутую поверхность с радиусом R который имеет такую же величину, что и радиус дуги (аналогичной профилю 26 резьбы, препятствующей свинчиванию не по резьбе), которая проходила бы от впадины 17a до впадины 17b.
На фиг. 13A-13E показан другой вариант охватываемого крепежного элемента, имеющего заходный резьбу. На фиг. 13A показано сечение резьб по линии A-A на фиг. 13E. Как показано на фиг. 13A более низкий участок заходной резьбы 17 находится на чертеже на краю слева. Поскольку заходная резьба 19 проходит более чем на два с четвертью витка спирали, на фиг. 13A видны три витка заходной резьбы 17: более низкий виток на краю слева, средний виток в середине и более высокий виток справа. По мере того как заходная резьба 17 оборачивается вокруг крепежного элемента от точки 19 окончания спирали, ее высота увеличивается, и заходная резьба 17 остается как можно более удаленной от среднего витка на один полный оборот спирали заходной резьбы, при этом малый виток остается внутри профиля 25 крепежной резьбы (показанного штрихпунктирными линиями и наложенного на заходный резьбу). На фиг. 13B показано сечение резьб по линии B-B на фиг. 13E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 находится как можно дальше от примыкающего более высокого витка заходной резьбы 17. На фиг. 13C показано сечение по лини C-C на фиг. 13E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 все еще находится как можно дальше от примыкающего более высокого витка заходной резьбы 17, в то же время оставаясь внутри профиля 25 крепежной резьбы (показанного штрихпунктирными линиями и наложенного на заходный резьбу). На фиг. 13D приведено сечение по линии D-D на фиг. 13E. В этом положении на окружности охватываемого крепежного элемента 10 более низкий виток заходной резьбы 17 еще не имеет общей впадины с примыкающим более высоким витком.
В некоторых вариантах настоящего изобретения на всей длине заходной резьбы, приблизительно на одном и одной пятой оборота спирали ее профиль на пике может быть изогнутым, при этом кривая имеет одинаковый радиус на каждой осевой секции так, что в любом ечении ее профиль по существу перекрывает любую канавку, имеющуюся во внутренней заходной резьбе охватывающего крепежного элемента.
Хотя в альтернативных вариантах высота заходной резьбы не растет с постоянным значением по мере ее оборачивания вокруг стержня крепежного элемента, согласно одному аспекту настоящего изобретения заходная резьба не имеет локализованных выступов, точек или внезапных увеличений высоты резьбы или контура, который мог бы застрять в канавке в пике внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента и продолжать свинчиваться по этой канавке. В некоторых вариантах настоящего изобретения заходная резьба имеет постоянное значением увеличения высоты и однообразный профиль, что не дает резьбе, препятствующей неправильному свинчиванию, войти в какую-либо канавку во внутренней заходной резьбе охватывающего крепежного элемента. Варианты изобретения имеют профиль заходной резьбы дополнительно позволяющие заходной резьбе скользить над любыми канавками, присутствующими во внутренней заходной резьбе охватывающего крепежного элемента с минимальной приложенной осевой силой. Поэтому охватываемый крепежный элемент на может ввинчивать и/или закусываться в любой канавке в пике охватывающего крепежного элемента.
На фиг. 14A-14F приведены сечения и вид с торца охватывающего крепежного элемента, имеющего внутреннюю заходную резьбу, и вставленного в него соответствующего охватываемого крепежного элемента, но без относительного вращения элементов. Охватывающий крепежный элемент 30 с внутренней заходной резьбой 31 такой же, что и показанный на фиг. 4A-4F. Как показано на фиг. 14A-14E, на которых показаны сечения резьб в положениях, обозначенных на фиг. 14, охватываемый крепежный элемент 10 может вставляться в охватывающий крепежный элемент без вращения. Прежде, чем элементы начнут вращаться относительно друг друга для зацепления резьб, заходная резьба 17 охватываемого крепежного элемента 10 перекрывает разные глубины канавки 32 в пике внутренней заходной резьбы 31 охватывающего крепежного элемента 30, не попадая в нее ни на одной секции канавки 32.
На фиг. 15A-15C приведены виды сбоку охватываемых крепежных элементов по настоящему изобретению, имеющих заходный резьбу и различные заходные концы. Спираль 11 резьб, проходящая вокруг стержня 12 охватываемого крепежного элемента, на своей длине может принимать множество разных профилей по мере того, как она продвигается вокруг стержня 12 от головки (не показана) к заходному концу 14 крепежного элемента. Охватываемый крепежный элемент 10 может иметь множество витков крепежной резьбы 15, которая может быть стандартной резьбой (см. фиг. 1), или любой другой резьбы, известной специалистам. По мере того, как спираль 11 продвигается к заходному концу 14, за крепежной резьбой 15 может следовать короткая секция резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, при этом крепежная резьба 15 переходит в резьбу 16, препятствующую свинчиванию не по резьбе, на той же спирали 11. Резьба 16, препятствующая свинчиванию не по резьбе, имеет профиль, который придает этой секции спирали функцию предотвращения свинчивания не по резьбе, когда по меньшей мере часть одного витка спирали резьбы имеет переходную изогнутую поверхность от малого диаметра до большого диаметра. Подробное описание резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, приведено в патенте US 5,730,566, полностью включенном в настоящее описание путем отсылки. После резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, на спирали 11 может следовать заходная резьба 17, как подробно описано выше со ссылками на фиг. 10A-10E. Эти профили резьб, независимо от из конкретной локализованной формы и профиля, могут быть заключены в одной огибающей, определенной профилем крепежной резьбы 15. На заходном конце 14 охватываемого крепежного элемента 10 сформирован вводной выступ 50. Подробное описание вводного выступа 50 приведено в патенте US 6,062,786, который полностью включен в настоящее описание путем отсылки. На фиг. 15A вводной выступ 509 сужается от большого диаметра у заходной резьбы 17 до меньшего диаметра на конце. На фиг. 15B вводной выступ 50 имеет цилиндрическую форму с диаметром, немного большим, чем минимальный диаметр крепежной резьбы 15. На фиг. 15C вводной выступ 50 имеет цилиндрическую форму с диаметром, немного меньшим, чем минимальный диаметр крепежной резьбы 15. В других вариантах на заходном конце охватываемого крепежного элемента можно сформировать любой вводной выступ, известный специалистам. Другие варианты могут содержать вводной выступ, имеющий диаметр, превышающий минимальный диаметр на впадине заходной резьбы и/или крепежной резьбы. Если к охватываемому крепежному элементу добавлен вводной выступ большего диаметра, заходная резьба может быть относительно ниже, при сохранении значения изменения высоты заходной резьбы. Относительно более низкая заходная резьба может быть результатом окончания заходной резьбы на более высокой поверхности, т.е., на вводном выступе увеличенного диаметра.
Минимальный диаметр заходной резьбы 17 может быть меньше или больше минимального диаметра резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, или крепежной резьбы 15. Например, как показано на фиг. 15, вводной выступ 50 может иметь больший наружный диаметр, чем минимальный диаметр крепежной резьбы 15. Минимальный диаметр заходной резьбы 17 моет быть наибольшим в точке 19 окончания спирали, и минимальный диаметр заходной резьбы 17 может уменьшаться по мере продвижения заходной резьбы вокруг стержня до точки 18 перехода, и может еще более уменьшаться с каждым витком от заходной резьбы 17, через резьбу 16, препятствующую свинчиванию не по резьбе, пока она не достигнет минимального диаметра крепежной резьбы 15. В подобном варианте минимальный диаметр может уменьшаться, но крепежный элемент не имеет вводного выступа. В альтернативных вариантах, в которых имеется или отсутствует вводной выступ, минимальный диаметр может увеличиваться по мере прохождения заходной резьбы 17 от точки 19 окончания спирали к точке 18 перехода, и может еще более увеличиваться за точкой 18 перехода. В альтернативных вариантах минимальный диаметр ступенчато увеличивается или уменьшается от заходной резьбы 17 до следующей резьбы, но может оставаться постоянным на всех витках заходной резьбы 17.
На фиг. 16A-16B показаны сечения различных заходных резьб 17 и резьб 16, препятствующих свинчиванию не по резьбе, на различных охватываемых крепежных элементах по настоящему изобретению, где разные крепежные элементы имеют разные минимальные диаметры заходных резьб 17. Эти конфигурации иллюстрируют, что можно изменить диаметр на впадинах заходной резьбы, не меняя функциональность заходной резьбы, препятствующей неправильному свинчиванию. На фиг. 16A крепежный элемент 10 имеет цилиндрический вводной выступ 43, который имеет больший диаметр, чем минимальный диаметр резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, и доходит только до заходной резьбы 17 так, что боковая поверхность 17b заходной резьбы имеется справа от заходной резьбы 17, но на другой стороне боковой поверхности боковой поверхности нет. На фиг. 16B крепежный элемент 10 имеет цилиндрический вводной выступ 43, диаметр которого больше, чем минимальный диаметр резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, и проходит до резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, так, что заходной резьбы 17, выступающей вверх сквозь вводной выступ 43 нет. Это показывает, как можно укоротить заходный резьбу 17 с одного и одной пятой витка до приблизительно одного витка, когда часть заходной резьбы покрыта вводным выступом 43 относительно большего диаметра. На фиг. 16C крепежный элемент 10 имеет цилиндрический вводной выступ 44, диаметр которого меньше, чем минимальный диаметр резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, и вводной выступ 44 доходит только до заходной резьбы 17 так, что боковая поверхность 17e заходной резьбы больше, чем боковая поверхность 17b заходной резьбы. На фиг. 16D крепежный элемент 10 имеет цилиндрический вводной выступ 44, имеющий диаметр, меньший, чем минимальный диаметр резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе, и вводной выступ 44 доходит до резьбы 16, препятствующей свинчиванию не по резьбе так что боковые поверхности 17e и 17f заходной резьбы имеют одинаковый или почти одинаковый размер.
Таким образом, настоящее изобретение хорошо адаптировано для выполнения поставленных целей и получения упомянутых и других преимуществ. Хотя выше приведено описание предпочтительных в настоящее время вариантов, специалистам понятны многочисленные изменения в деталях и процедурах для получения желаемого результата, и которые охвачены изобретательской идеей и объемом приложенной формулы.
Изобретение относится к резьбовым соединениям и направлено на повышение надежности выравнивания осевого рассогласования охватываемого и охватывающего элементов в резьбовом соединении. Способ содержит этапы, на которых: вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежных элемент и вращают крепежные элементы относительно друг друга, при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее. Охватывающий крепежный элемент содержит: по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу, которая имеет канавку, выполненную в ее вершине. Охватываемый крепежный элемент содержит: стержень, имеющий заходный конец; по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу; по меньшей мере одну наружную заходный резьбу, которая проходит по меньшей мере на половину витка вокруг стержня и содержит изогнутый профиль, определенный дугой, имеющей радиус, приблизительно равный радиусу дуги, касательной к обеим боковым поверхностям профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы и проходящей ниже делительной линии по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 52 ил.
1. Способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами для предотвращения неправильного свинчивания, содержащий этапы, на которых:
вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежных элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит:
по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента,
по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, при этом по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку в вершине; и
при этом охватываемый крепежный элемент содержит:
стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента;
по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с по меньшей мере одной внутренней крепежной резьбой;
по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на заходном конце, которая проходит по меньшей мере на половину витка вокруг стержня и содержит изогнутый профиль, определенный дугой, имеющей радиус, приблизительно равный радиусу дуги, касательной к обеим боковым поверхностям профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы и проходящей ниже делительной линии по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы; и
вращают крепежные элементы относительно друг друга, при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
2. Способ по п. 1, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на три четверти витка вокруг стержня.
3. Способ по п. 1, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на один и одну пятую витка вокруг стержня.
4. Способ по п. 1, при котором профили резьбы в каждом сечении между концами наружной заходной резьбы определены дугами, имеющими приблизительно одинаковый радиус.
5. Способ по п. 1, при котором по меньшей мере одна заходная резьба является самой низкой на начальном конце витка наружной заходной резьбы и самой высокой на другом конце витка наружной заходной резьбы, причем наружная заходная резьба содержит вершину, которая имеет высоту, изменяющуюся с по существу постоянным значением между концами витка наружной заходной резьбы.
6. Способ по п. 1, при котором наружная заходная резьба содержит боковую поверхность наружной заходной резьбы, которая привязана к впадине примыкающего витка резьбы на всей длине наружной заходной резьбы.
7. Способ по п. 1, при котором наружная заходная резьба содержит профиль, имеющий высоту и форму, адаптированные для сопротивления неправильному ввинчиванию в канавку в вершине внутренней заходной резьбы внутри охватывающего крепежного элемента.
8. Способ по п. 1, при котором непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая воздействует как кулачок на внутреннюю крепежную резьбу охватывающего крепежного элемента, когда охватываемый и охватывающий крепежные элементы вращаются относительно друг друга, благодаря чему продольная ось стержня и продольная ось охватывающего крепежного элемента выравниваются по существу по одной линии.
10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, имеющую наружный диаметр, меньший, чем большой диаметр по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы, и причем эта по меньшей мере одна резьба, препятствующая свинчиванию не по резьбе, содержит внешнюю поверхность, имеющую изогнутую форму, аппроксимированную множеством плоских и изогнутых поверхностей, и имеет профиль, входящий внутрь профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы.
11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая выравнивает продольную ось стержня и продольную ось охватывающего крепежного элемента, причем непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
12. Способ по п. 1, дополнительно содержащий вводной выступ, сформированный на заходном конце стержня.
13. Способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами для предотвращения неправильного свинчивания, содержащий этапы, на которых:
вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежный элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит:
по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента,
по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, при этом по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку в вершине; и
при этом охватываемый крепежный элемент содержит:
стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента;
по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с по меньшей мере одной внутренней крепежной резьбой;
по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на его заходном конце, которая проходит по меньшей мере на половину витка вокруг стержня и имеет наименьшую высоту на начальном конце витка наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце витка наружной заходной резьбы, причем по меньшей мере одна наружная заходная резьба имеет вершину, высота которого изменяется с по существу постоянным значением между концами витка наружной заходной резьбы и причем наружная заходная резьба содержит боковую поверхность наружной заходной резьбы, которая привязана к впадине примыкающего витка резьбы на всей длине наружной заходной резьбы; и
вращают крепежные элементы относительно друг друга, при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
14. Способ по п. 13, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на три четверти оборота вокруг стержня.
15. Способ по п. 13, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на один и одну пятую оборота вокруг стержня.
16. Способ по п. 13, при котором профили наружной резьбы в каждом сечении между концами наружной заходной резьбы определены дугами, имеющими приблизительно одинаковый радиус.
17. Способ по п. 13, при котором по меньшей мере одна наружная заходная резьба имеет наименьшую высоту на начальном конце витка наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце витка наружной заходной резьбы, причем наружная заходная резьба содержит вершину, имеющую высоту, изменяющуюся с по существу постоянным значением между концами витка наружной заходной резьбы.
18. Способ по п. 13, при котором наружная заходная резьба содержит боковую поверхность наружной заходной резьбы, привязанную к впадине примыкающего витка резьбы на всей длине наружной заходной резьбы.
19. Способ по п. 13, при котором наружная заходная резьба содержит профиль, имеющий высоту и форму, адаптированные для сопротивления неправильному ввинчиванию в канавку в вершине заходного витка внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента.
20. Способ по п. 13, при котором непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
21. Способ по п. 13, дополнительно содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая воздействует как кулачок на внутреннюю крепежную резьбу охватывающего крепежного элемента, когда охватываемый и охватывающий крепежные элементы вращаются относительно друг друга, благодаря чему продольная ось стержня и продольная ось охватывающего крепежного элемента выравниваются по существу по одной линии.
22. Способ по п. 13, дополнительно содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, имеющую наружный диаметр, меньший, чем большой диаметр по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы, и в котором эта по меньшей мере одна резьба, препятствующая свинчиванию не по резьбе, содержит внешнюю поверхность, имеющую изогнутую форму, аппроксимированную множеством плоских и изогнутых поверхностей, и имеет профиль, входящий внутрь профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы.
23. Способ по п. 13, далее содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая выравнивает продольную ось стержня и продольную ось охватывающего крепежного элемента, в котором непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
24. Способ по п. 13, далее содержащий вводной выступ, сформированный на заходном конце стержня.
25. Способ исправления осевого рассогласования между охватываемым и охватывающим крепежными элементами для предотвращения неправильного свинчивания, содержащий этапы, на которых:
вставляют заходный конец охватываемого крепежного элемента в охватывающий крепежных элемент, при этом охватывающий крепежный элемент содержит:
по меньшей мере одну внутреннюю крепежную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента,
по меньшей мере одну внутреннюю заходную резьбу, сформированную внутри охватывающего крепежного элемента, при этом эта по меньшей мере одна внутренняя заходная резьба имеет канавку в вершине; и
при этом охватываемый крепежный элемент содержит:
стержень, имеющий заходный конец для введения внутрь охватывающего крепежного элемента;
по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня как множество витков резьбы, выполненных с возможностью сопряжения с по меньшей мере одной внутренней крепежной резьбой;
по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, сформированную на внешней поверхности стержня на заходном конце, которая проходит по меньшей мере на половину витка вокруг стержня и имеет наименьшую высоту на начальном конце витка наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце витка наружной заходной резьбы, причем наружная заходная резьба имеет профиль, имеющий высоту и форму, адаптированные для сопротивления неправильному ввинчиванию в канавку в вершине внутренней заходной резьбы в охватывающем крепежном элементе; и
вращают крепежные элементы относительно друг друга, при этом по меньшей мере одна наружная заходная резьба охватываемого крепежного элемента проходит над канавкой в вершине по меньшей мере одной внутренней заходной резьбы охватывающего крепежного элемента и не ввинчивается в нее.
26. Способ по п. 25, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на три четверти оборота вокруг стержня.
27. Способ по п. 25, при котором наружная заходная резьба проходит по меньшей мере на один и одну пятую оборота вокруг стержня.
28. Способ по п. 25, при котором профили наружной резьбы в каждом сечении между концами наружной заходной резьбы определены дугами, имеющими приблизительно одинаковый радиус.
29. Способ по п. 25, при котором по меньшей мере одна наружная заходная резьба имеет наименьшую высоту на начальном конце витка наружной заходной резьбы и наибольшую высоту на другом конце витка наружной заходной резьбы, в котором наружная заходная резьба содержит вершину, имеющую высоту, изменяющуюся с по существу постоянным значением между концами витка наружной заходной резьбы.
30. Способ по п. 25, при котором наружная заходная резьба содержит боковую поверхность наружной заходной резьбы, привязанную к впадине примыкающего витка резьбы на всей длине наружной заходной резьбы.
31. Способ по п. 25, при котором наружная заходная резьба содержит профиль, имеющий высоту и форму, адаптированные для сопротивления неправильному ввинчиванию в канавку в вершине заходного витка внутренней резьбы охватывающего крепежного элемента.
32. Способ по п. 25, при котором непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
33. Способ по п. 25, далее содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая воздействует как кулачок на внутреннюю крепежную резьбу охватывающего крепежного элемента, когда охватываемый и охватывающий крепежные элементы вращаются относительно друг друга, благодаря чему продольная ось стержня и продольная ось охватывающего крепежного элемента выравниваются по существу по одной линии.
34. Способ по п. 25, далее содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, имеющую наружный диаметр, меньший, чем большой диаметр по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы, и в котором эта по меньшей мере одна резьба, препятствующая свинчиванию не по резьбе, содержит внешнюю поверхность, имеющую изогнутую форму, аппроксимированную множеством плоских и изогнутых поверхностей, и имеет профиль, входящий внутрь профиля по меньшей мере одной наружной крепежной резьбы.
35. Способ по п. 25, далее содержащий по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, которая выравнивает продольную ось стержня и продольную ось охватывающего крепежного элемента, в котором непрерывная спираль резьбы содержит по меньшей мере одну наружную заходную резьбу, по меньшей мере одну наружную резьбу, препятствующую свинчиванию не по резьбе, и по меньшей мере одну наружную крепежную резьбу.
36. Способ по п. 25, далее содержащий вводной выступ, сформированный на заходном конце стержня.
| US 5730566 A, 24.03.1998 | |||
| US 6062786 A, 16.05.2000 | |||
| AU 2003204363 A1, 16.12.2004 | |||
| САМОНАРЕЗАЮЩИЙ ВИНТ | 2011 |
|
RU2523712C1 |
