PL185731B1 - Śruba do zamocowania ze sobą co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych - Google Patents

Abstract

1. Sruba do zamocowania ze soba co najmniej dwóch elementów konstrukcyj- nych, posiadajaca trzonek z gwintem umie- szczonym na czesci jego i dlugosci, element nawiercajacy lub wchodzace ostrze umiesz- czone na swobodnym koncu trzonka oraz leb z przylegajacym do niego odcinkiem trzonka pozbawionym gwintu, znamienna tym, ze koncowy obszar (8) gwintu (6), zwrócony do pozbawionego gwintu od- cinka (7) trzonka (4), majacy co najmniej w przyblizeniu jednakowa podzialke (S) gwintu (6) jest zwezony pod katem ostrym wzgledem osi (9) sruby, tak ze zwezajacy sie obszar koncowy (8) gwintu (6) przy obracaniu sruby (1) tworzy powierzchnie tulejowa(10) w ksztalcie scietego stozka. Fig. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest śruba do zamocowania ze sobą co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych, posiadająca częściowo nagwintowany trzonek z umieszczonym na jego swobodnym końcu elementem nawiercającym lub wchodzącym ostrzem oraz łeb do którego przylega odcinek trzonka pozbawiony gwintu.

Śruby tego rodzaju są przeznaczone między innymi do połączenia ze sobą cienkich elementów konstrukcyjnych, jak na przykład dwóch elementów blaszanych. Zwrócony do łba śruby obszar końcowy gwintu jest praktycznie kolejno obcinany w płaszczyźnie, umieszczonej poprzecznie do osi śruby, tak że mocowane ze sobą elementy konstrukcyjne po ostatecznym osadzeniu takiej śruby mieszczą się w odcinku trzonka pozbawionym gwintu i obustronnie przylegają do miejsc zetknięcia. Jedno miejsce zetknięcia tworzy przy tym dolna strona łba śruby, a drugie zetknięcie tworzy koniec gwintu obcięty pod kątem prostym względem osi śruby. Taki element mocujący zostaje wkręcony włączone ze sobą elementy konstrukcyjne, aż gwint na trzonku zostanie w całości przeprowadzony przez obydwa elementy konstrukcyjne, W wyniku tego w elementach konstrukcyjnych nie ma gwintowanego wejścia i dlatego śruba może być obracana dalej bez obawy, że może dojść do przekręcenia gwintu w jednym z obydwu elementów konstrukcyjnych.

185 731

Takie wykonania śrub są znane, na przykład z opisów US-A-984 969, US-A-2 172 258, US-A-2 321 378, US-A-2 321 379 i US-A-2 353 030. W tych znanych rozwiązaniach istnieje jednak zawsze potrzeba dokładnego dopasowania między użytą śrubą i łączonymi ze sobą elementami konstrukcyjnymi. Długość pozbawionego gwintu odcinka trzonka pomiędzy dolną stroną łba śruby i końcem gwintu służącym jako element oporowy musi być dokładnie dopasowana do grubości obydwóch elementów konstrukcyjnych. Ponieważ jednak ze względu na tolerancje a także ze względu na różne możliwości zastosowania takich śrub już przy różnicy jednej dziesiątej grubości elementów konstrukcyjnych nie mogą być stosowane inne śruby, tak że te znane rozwiązania mają ograniczone zastosowanie.

Celem więc wynalazku jest opracowanie śruby w rodzaju opisanym na wstępie, która może być zastosowana w określonym zakresie do elementów konstrukcyjnych o różnej grubości w których pomimo przekręcenia śruby następuje wzajemne dociśnięcie elementów konstrukcyjnych.

Podany cel został osiągnięty dzięki rozwiązaniu konstrukcyjnemu śruby do zamocowania ze sobą co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych według niniejszego wynalazku, którego istota polega na tym, że końcowy obszar gwintu, zwrócony do pozbawionego gwintu odcinka trzonka mający co najmniej w przybliżeniu jednakową podziałkę gwintu zwęża się pod kątem ostrym względem osi śruby, przy czym zwężający się obszar końcowy gwintu przy obracaniu śruby tworzy powierzchnię tulejowąw kształcie ściętego stożka.

Dzięki tym środkom według wynalazku jest możliwe, że obszar końcowy gwintu wchodzi bliżej lub dalej w jeden albo nawet w obydwa elementy konstrukcyjne, przy czym gwint w części wchodzącej zostaje przekręcony i w ten sposób w co najmniej w drugim elemencie konstrukcyjnym zostaje utworzony pewien rodzaj otworu w kształcie ściętego stożka. W tym otworze o kształcie ściętego stożka opierają się zwoje zwężającego się pod kątem ostrym końcowego obszaru gwintu i powodują w ten sposób optymalne wzajemne zamocowanie obydwóch elementów konstrukcyjnych.

Ponieważ w procesie przekręcania gwintu istnieje stale gwarancja, że zamocowane ze sobą elementy konstrukcyjne dociskają się wzajemnie, także w końcowym stanie osadzania śruby jest zapewnione, że łączone ze sobą elementy konstrukcyjne po zamocowaniu przylegają ściśle do siebie.

Dzięki zwężającemu się pod kątem ostrym końcowemu obszarowi gwintu jest możliwe stosowanie odpowiednio dużego zakresu grubości obydwóch łączonych ze sobą elementów konstrukcyjnych, ponieważ jest obojętne, jak daleko wchodzi ten zwężający się pod kątem ostrym końcowy obszar gwintu w drugi element konstrukcyjny albo nawet w drugi i pierwszy element konstrukcyjny.

Przy przekręceniu śruby gwint wytłoczony w elementach konstrukcyjnych zostaje zniszczony, przy czym zwężający się pod kątem ostrym końcowy fragment gwintu tworzy praktycznie pewien rodzaj freza, który przy odpowiednim obracaniu śruby wykonuje również pewien rodzaj otworu w kształcie ściętego stożka, Zbiegający się pod kątem ostrym końcowy fragment gwintu mieści się przy tym na kształt klina względnie na kształt stożka w utworzonych otworach w postaci ściętego stożka, tak że samoczynne odkręcanie się śruby jest niemożliwe. Stąd też istnieje możliwość nie tylko trwałego wzajemnego połączenia dwóch elementów konstrukcyjnych, ale jest również możliwość odpowiedniego zabezpieczenia śruby, tak że uniemożliwione jest odkręcenie się a tym samym zluzowanie tej śruby.

Aby uzyskać szczególnie optymalne działanie przewiduje się, że końcowy obszar gwintu w pozbawionym gwintu odcinku trzonka zwęża się do wielkości zerowej. Dzięki temu może być wykonany, patrząc w osiowym kierunku trzonka śruby, odpowiednio długi fragment końcowy zwężającego się pod kątem ostrym gwintu, tak że może być również zmostkowany stosunkowo duży zakres grubości łączonych elementów konstrukcyjnych za pomocą jednej części mocującej śruby.

Według odmiany wykonania przewidziane jest, że tulejowa powierzchnia zwężającego się obszaru końcowego gwintu jest ukształtowana tworzącą prostą. Wysokość gwintu w zbiegającym się pod kątem ostrym fragmencie końcowym maleje więc prostoliniowo, co obejmuje przynajmniej ostrza gwintu w określonej płaszczyźnie osiowego przekroju śruby.

185 731

Tym samym zostaje praktycznie utworzony otwór dokładnie w kształcie ściętego stożka w co najmniej jednym z obydwóch elementów konstrukcyjnych.

W ramach wynalazku jest także możliwe, że tulejowa powierzchnia zwężającego się obszaru końcowego gwintu jest ukształtowana tworzącą przebiegającą łukowato. Otwór w odnośnym elemencie konstrukcyjnym, utworzony przez zwężający się końcowy fragment gwintu, przebiega w przekroju praktycznie łukowato, tak że zostaje utworzony pewien rodzaj miski, w której potem opiera się końcowy fragment gwintu osadzeniu śruby.

Następnie przewiduje się, że średnica rdzenia gwintu w zwężającym się obszarze końcowym gwintu wzrasta w takim samym stopniu, w jakim zmniejsza się zewnętrzna średnica tego gwintu. Średnica rdzenia przechodzi w wyniku tego praktycznie również pod odpowiednim kątem ostrym w pozbawiony gwintu odcinek trzonka, przy czym ten pozbawiony gwintu odcinek trzonka centruje śrubę w pierwszym elemencie konstrukcyjnym, a więc w tym elemencie, do którego przylega teb śruby.

Według dalszej odmiany wykonania wynalazku stosuje się gwint wielozwojowy. Przy pomocy takiej konstrukcji działanie frezujące zwężającego się pod kątem ostrym końcowego fragmentu gwintu zostaje jeszcze polepszone i tworzą się dodatkowe obszary podporowe między zwężającym się obszarem końcowym i powierzchnią wykonanego otworu w kształcie ściętego stożka.

W szczególnej odmianie wykonania jest przewidziane, że bezpośrednio do łba śruby w pozbawionym gwintu odcinku trzonka przylega kołnierz oporowy o średnicy, która jest większa od średnicy pozostałego, pozbawionego gwintu odcinka śruby. Dzięki temu jest możliwe jeszcze lepsze wycentrowanie śruby w pierwszym elemencie konstrukcyjnym i w sumie jeszcze korzystniejsze wzajemne dociśnięcie łączonych ze sobą elementów konstrukcyjnych, ponieważ z obydwóch stron zostaje przyłożony odpowiedni nacisk. Z jednej strony większy pierścień oporowy musi być wciśnięty w utworzony otwór w elemencie konstrukcyjnym, a z drugiej strony w drugim elemencie konstrukcyjnym zostaje wyfrezowany otwór w kształcie ściętego stożka, w którym może się wtedy odpowiednio oprzeć zwężający się pod kątem ostrym końcowy fragment gwintu.

W związku z tym jest korzystne, jeżeli średnica przylegającego bezpośrednio do łba śruby kołnierza oporowego jest większa, niż średnica elementu nawiercającego, umieszczonego na swobodnym końcu trzonka. Kołnierz oporowy dociska co najmniej częściowo odcinki gwintu, wytworzone w pierwszym elemencie konstrukcyjnym, tak że osiągnięte zostaje odpowiednie pasowanie. Tym samym więc jest dodatkowo zagwarantowane, że łączone elementy konstrukcyjne są przytrzymane poprzecznie do osi śruby bez możliwości przemieszczenia.

W ramach wynalazku i w szczególności ze względu na tworzenie otworu o kształcie w przybliżeniu ściętego stożka jest korzystne, jeżeli odwrócony od łba śruby element konstrukcyjny, w który wchodzi końcowy obszar gwintu, posiada grubość, która co najmniej w przybliżeniu odpowiada podziałce gwintu. W wyniku tego jest zagwarantowane, że otwór w kształcie ściętego stożka, który się tworzy przy przekręcaniu części mocującej, rozciąga się przez znaczną część grubości elementu konstrukcyjnego lub nawet przez całą grubość tego elementu. Wtedy także uzyskany zostaje odpowiednio długi osiowy obszar przylegania w celu zapewnienia potrzebnego również osiowego utrzymania połączenia śrubowego.

Dalsze cechy wynalazku i szczególne jego zalety są objaśnione dokładniej w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia śrubę łączącą dwa elementy konstrukcyjne, przy czym elementy te są pokazane w przekroju, a fig. 2 - takie same ujęcie jak na fig. 1, przy czym śruba posiada częściowo inny kształt konstrukcyjny.

Śruba 1 według wynalazku służy do zamocowania ze sobą co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych 2 i 3. Na rysunku są pokazane jedynie dwa elementy konstrukcyjne 2 i 3. Jest jednak możliwe, aby pomiędzy tymi obydwoma elementami konstrukcyjnymi 2 i 3 został umieszczony jeszcze jeden element konstrukcyjny, tak że wtedy są ze sobą połączone trzy, lub nawet w danym przypadku także cztery elementy konstrukcyjne.

Śruba 1 składa się z trzonka 4 i łba 5, przy czym na pewnej części długości trzonka 4 jest umieszczony gwint 6. Trzonek 4 może posiadać na swoim swobodnym końcu element nawiercający lub ostrze w zależności od tego, z jakiego materiału są wykonane mocowane za

185 731 sobą elementy konstrukcyjne 2 i 3. Jeżeli elementy konstrukcyjne 2 i 3 są wykonane z metalu, zwłaszcza ze stali, w każdym przypadku należy zastosować element nawiercający. Jeżeli elementy konstrukcyjne lub przynajmniej część elementu jest wykonana z tworzywa sztucznego lub metalu lekkiego, może wystarczyć stosowanie ostrza wejściowego.

Do łba 5 śruby przylega następnie pozbawiony gwintu odcinek 7 trzonka. Końcowy obszar 8 gwintu 6, zwrócony do pozbawionego gwintu odcinka 7 trzonka, przebiega pod kątem ostrym do osi 9 śruby i posiada przy tym w końcowym obszarze 8 co najmniej w przybliżeniu taką samą podziałkę S gwintu 6. Zbiegający obszar końcowy 8 gwintu 6 tworzy przy obracaniu śruby 1 pewien rodzaj tulejowej powierzchni 10 w kształcie ściętego stożka. Jeżeli teraz taka śruba 1 zostanie użyta do połączenia dwóch elementów konstrukcyjnych 2 i 3, wtedy zostają najpierw wykonane odpowiednie otwory albo za pomocą elementu nawiercającego umieszczonego na swobodnym końcu trzonka, albo za pomocą uprzedniego wiercenia. Następnie gwint 6 trzonka 4 wchodzi w pierwszy element konstrukcyjny 2 a potem w drugi element konstrukcyjny 3. Jak tylko łeb 5 śruby zaczyna przylegać do powierzchni 11 elementu konstrukcyjnego 2 i tym samym zostaje przerwany posuw śruby w kierunku strzałki 12, śruba 1 obraca się dalej, tak że zbiegający pod kątem ostrym końcowy obszar 8 gwintu 4 w pokazanym przykładzie wykonania tworzy w obszarze elementu konstrukcyjnego 3 pewien rodzaj freza, który w elemencie 3 wykonuje otwór 13 w kształcie ściętego stożka. Przy dalszym obracaniu śruby 1 należy wziąć zawsze pod uwagę, że element konstrukcyjny 3 jest dociskany do elementu konstrukcyjnego 2, tak że może nastąpić także odpowiednie i dobrej jakości połączenie ze sobą obydwóch elementów konstrukcyjnych 2 i 3. Jeżeli po zakończeniu osadzania śruby 1 wykonany jest otwór 13 w kształcie ściętego stożka, to odpowiednie obszary gwintowych ostrzy opierają się na powierzchni otworu 13 i przytrzymują tym samym ze sobą elementy konstrukcyjne 3 i 2 na zasadzie działania klina względnie na zasadzie stożka. Ponieważ gwint w otworze 13 zostaje zniszczony, mogą być tylko podparte gwintowane ostrza. Nie może już dojść do tego, aby śruba 1 mogła się sama obluzować, ponieważ gwint 6 w żadnym wypadku nie może przesuwać się w elemencie konstrukcyjnym 3. Jeżeli element konstrukcyjny 3 lub także element konstrukcyjny 2 są odpowiednio grubsze, to otwór 13 w kształcie ściętego stożka jest umieszczony głębiej w elemencie konstrukcyjnym 3 i może ewentualnie sięgać nawet do elementu konstrukcyjnego 2. W elemencie konstrukcyjnym 3 musi jednak zawsze znajdować się odpowiedni fragment otworu 13 w kształcie ściętego stożka, ponieważ tylko wtedy jest zagwarantowana odpowiednia siła dociskająca przy zamocowaniu ze sobą elementów konstrukcyjnych 2 i 3. Można jednak w każdym przypadku stosować warianty w szerokim zakresie, tzn. określoną długość śruby, a więc śrubę o ustalonej długości pozbawionego gwintu, zbiegającego się pod kątem ostrym końcowego obszaru 8 gwintu 6, dla stosunkowo znacznych zakresów grubości elementów konstrukcyjnych 2 i 3.

W takim konstruktywnym ukształtowaniu wiele odcinków gwintu 6 opiera się na wewnętrznej powierzchni otworu 13 mającego kształt ściętego stożka, tak że zostaje wykonane podparcie o dużej powierzchni i przede wszystkim zamknięte obwodowo pomiędzy śrubą i łączonymi ze sobą elementami konstrukcyjnymi. Taka odmiana nie byłaby możliwa, gdyby po prostu swobodny koniec gwintu został użyty jako miejsce podparcia dla łączonych ze sobą elementów konstrukcyjnych.

Końcowy obszar 8 gwintu wybiega w pozbawionym gwintu odcinku 7 trzonka do pozycji zerowej, tak że więc praktycznie może być dokładnie nafrezowany mający kształt ściętego stożka otwór 13, który wtedy wychodzi także bezpośrednio z pozbawionego gwintu odcinka 7 trzonka.

Powierzchnia tulejowa 10 wychodzącego obszaru końcowego 8 gwintu 6 może być utworzona przez tworzącą prostą lub też przez tworzącą przebiegającą łukowato. W przypadku tworzących przebiegających łukowato, otwór 13 zostaje wykonany jako nieco odbiegający od postaci ściętego stożka, przy czym jednak praktycznie w każdym przypadku zostaje wykonany względnie nafrezowany odpowiedni otwór 13 w elemencie konstrukcyjnym, umieszczonym zewnątrz. W każdym szczególnym rodzaju wychodzącego obszaru końcowego 8 gwintu mogą być wykonane otwory 13 o specjalnych kształtach, które mogą być zastosowane do różnych materiałów elementów konstrukcyjnych 2 i 3, Otwory 13 mogą więc być wyko6

185 731 nane w kształcie od ściętego stożka do postaci garnka lub też ściętego stożka odsądzonego. Także przy prostych tworzących do kształtowania powierzchni tulejowej 10 jest możliwe, aby umieścić dwa lub więcej miejsc zagięcia, tak że otwór 13 jest wykonany z dwóch lub wielu przylegających siebie odcinków w kształcie ściętego stożka. Ważne przy tym jest tylko to, że w wyniku zbiegającego się końcowego obszaru 8 gwintu 6 zostaje wykonany, patrząc w kierunku osi śruby, zwężający się otwór 13, o który opiera się również zwężający się końcowy fragment 8 gwintu 6.

W zbiegającym obszarze końcowym 8 gwintu 6 średnica K rdzenia gwintu 6 wzrasta w takim samym stopniu, w jakim zmniejsza się zewnętrzna średnica D tego gwintu 6. Dlatego więc zewnętrzna średnica D i średnica K rdzenia w ostatecznym zakończeniu obszaru końcowego 8 przechodzą praktycznie bezpośrednio w pozbawiony gwintu odcinek 7 trzonka o średnicy G.

W ramach wynalazku możliwe jest wykonanie na trzonku 4 gwintu wielozwojowego, który przyczynia się ewentualnie do szybszego osadzania i dokładniejszego wyfrezowania końcowego obszaru 8. Oprócz tego istnieje dzięki temu pewność, że jeszcze większe odcinki gwintu 6 są wsparte na powierzchniach ograniczających otworu 13.

Korzystne jest zastosowanie tego rodzaju śruby tam, gdzie odwrócony od łba 5 śruby element konstrukcyjny 3, w który wchodzi końcowy obszar 8 gwintu 6, posiada grubość B, która co najmniej w przybliżeniu odpowiada podziałce S gwintu. W każdym przypadku zaleca się, aby przynajmniej element konstrukcyjny 3 miał taką grubość, która posiada odpowiednią wytrzymałość i przy zamocowaniu nie może się wygiąć w obszarze, otaczającym otwór 13.

W ukształtowaniu według fig. 2 przewidziana jest jeszcze jedna dodatkowa odmiana wykonania, zgodnie z którą w pozbawionym gwintu odcinku 7 trzonka umieszczony jest kołnierz oporowy 15 o średnicy większej, niż średnica pozostałego, pozbawionego gwintu odcinka 7 trzonka. Kołnierz oporowy przylega bezpośrednio do łba 5 śruby i powoduje wycentrowanie śruby w elemencie konstrukcyjnym 2, przy czym gwint uformowany w danym przypadku w elemencie konstrukcyjnym 2 zostaje częściowo znowu dociśnięty. Średnica U kołnierza oporowego 15 jest więc celowo większa niż średnica elementu nawiercającego, umieszczonego na swobodnym końcu trzonka 4.

Dzięki śrubie według wynalazku stało się możliwe zamocowanie ze sobą dwóch elementów konstrukcyjnych, za pomocą nacisku tłoczącego oraz możliwe jest odłączenie ruchu wkręcającego długiego gwintu śruby, przez zwiększenie momentu obrotowego powodującego przekręcenie się gwintu. Śruba 1 może zawsze zostać odpowiednio przekręcona, tak że dzięki specjalnemu ukształtowaniu końcowego obszaru 8 gwintu 6 zostaje wykonany pewien rodzaj przytrzymującego lub wsporczego otworu 13 według określonego pasowania. W wyniku tego zwoje gwintu zbiegającego się pod kątem ostrym końcowego obszaru 8 mogą opierać się o ściankę otworu 13, tak że można utworzyć optymalne zamocowanie śruby w kierunku osiowym a także poprzecznie do kierunku osiowego tej śruby.

185 731

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Śruba do zamocowania ze sobą co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych, posiadająca trzonek z gwintem umieszczonym na części jego i długości, element nawiercający lub wchodzące ostrze umieszczone na swobodnym końcu trzonka oraz łeb z przylegającym do niego odcinkiem trzonka pozbawionym gwintu, znamienna tym, że końcowy obszar (8) gwintu (6), zwrócony do pozbawionego gwintu odcinka (7) trzonka (4), mający co najmniej w przybliżeniu jednakową podziałkę (S) gwintu (6) jest zwężony pod kątem ostrym względem osi (9) śruby, tak że zwężający się obszar końcowy (8) gwintu (6) przy obracaniu śruby (1) tworzy powierzchnię tulejową (10) w kształcie ściętego stożka.
2. 2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że końcowy obszar (8) gwintu (6) w pozbawionym gwintu odcinku (7) trzonka (4) zwęża się do wielkości zerowej.
3. 3. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że tulejowa powierzchnia (10) zwężającego się obszaru końcowego (8) gwintu (6) jest ukształtowana tworzącą prostą,
4. 4. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że tulejowa powierzchnia (10) zwężającego się obszaru końcowego (8) gwintu (6) jest ukształtowana tworzącą przebiegającą łukowato.
5. 5. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że w zwężającym się obszarze końcowym (8) gwintu (6) średnica (K) rdzenia gwintu (6) wzrasta w takim samym stopniu, w jakim zmniejsza się zewnętrzna średnica (D) tego gwintu (6).
6. 6. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że gwint (6) jest gwintem wielozwojowym.
7. 7. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że w pozbawionym gwintu odcinku (7) trzonka przylega bezpośrednio do łba (5) śruby kołnierz oporowy (15) o średnicy (U), która jest większa od średnicy pozostałego, pozbawionego gwintu odcinka (7) śruby (1).
8. 8. Śruba według zastrz. 7, znamienna tym, że średnica (U) przylegającego bezpośrednio do łba (5) śruby (1) kołnierza oporowego (15) jest większa, niż średnica elementu nawiercającego, umieszczonego na swobodnym końcu trzonka (4).
9. 9. Śruba według zastrz. 7, znamienna tym, że odwrócony od łba (5) śruby (1) element konstrukcyjny (3), w który wchodzi końcowy obszar (8) gwintu (6), ma grubość (B), która co najmniej w przybliżeniu odpowiada podziałce (S) gwintu (6).