PL191460B1 - Śruba z łbem wpuszczanym - Google Patents

Abstract

1. Sruba z lbem wpuszczanym, z trzpieniem i z gwintem obejmujacym co najmniej czesc trzpienia, przy czym leb ma zwezajaca sie ku trzpieniowi przylge i obrys, który w pierwszej czesci lba oddalonej od trzpienia zbiega sie pod pierwszym katem, a w drugiej czesci lba po stronie trzpienia zbiega sie pod drugim, mniej- szym katem, przy czym przylga jest cofnieta pro- mieniowo w kierunku trzpienia wzgledem zbiez- nego obrysu lba, znamienna tym, ze w strefie przylgi (4) sa umieszczone karby cierne (6), które przebiegaja przez obie czesci (5a, 5b) lba i swoimi krawedziami zewnetrznymi (K) pokry- waja sie ze zbieznym obrysem (5) lba (1) tak, ze pierwszy, polozony w pierwszej czesci (5a) lba odcinek (6a) krawedzi i drugi, polozony w drugiej czesci (5b) lba odcinek (6b) krawedzi zewnetrznej (K) karbów ciernych (6) tworza ze soba kat rozwarty (?). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest śruba z łbem wpuszczanym, z trzpieniem i z gwintem obejmującym co najmniej część trzpienia, przy czym łeb ma zwężającą się ku trzpieniowi przylgę i obrys, który w pierwszej części łba oddalonej od trzpienia zbiega się pod pierwszym kątem, a w drugiej części łba po stronie trzpienia zbiega się pod drugim, mniejszym kątem.

Znane są tego rodzaju śruby z łbem wpuszczanym. Mogą one mieć na przykład na łbie zagłębienie dla wkrętaka, takie jak nacięcie lub rowek krzyżowy. Wolny koniec trzpienia może być ukształtowany w postaci zaostrzonego wierzchołka. W szczególności może chodzić o śruby, które wkręcane w materiał powodują formowanie lub nacinanie gwintu w tym materiale. Ż eby na łbie było dość miejsca na zagłębienie dla wkrętaka, musi być ten łeb dostatecznie obszerny. Aby to zapewnić, przewidziano w zbiegającej się stożkowo w kierunku trzpienia przyldze łba dwie różne części o różnych kątach zbieżności. Przy tym wiadomo, że pierwszy kąt wynosi korzystnie około 90°, a drugi kąt około 40° - 60°.

Przy wkręcaniu takiej śruby z dużym łbem nie mającym gwintu może wystąpić problem polegający na tym, że po całkowitym lub prawie całkowitym wkręceniu może dojść do niepożądanego zniszczenia materiału, zwłaszcza na powierzchni. Tak więc może wystąpić odprysk, pęknięcie lub odkształcenie materiału, zależnie od jego rodzaju.

Celem wynalazku jest opracowanie ulepszonej śruby określonego wyżej rodzaju, żeby można było uniknąć wspominanych negatywnych zjawisk.

Zatem zgodna z wynalazkiem śruba z łbem wpuszczanym, z trzpieniem i z gwintem obejmującym co najmniej część trzpienia, przy czym łeb ma zwężającą się ku trzpieniowi przylgę i obrys, który w pierwszej części łba oddalonej od trzpienia zbiega się pod pierwszym kątem, a w drugiej części łba po stronie trzpienia zbiega się pod drugim, mniejszym kątem, przy czym przylga jest cofnięta promieniowo w kierunku trzpienia względem zbieżnego obrysu łba, charakteryzuje się tym, że w strefie przylgi są umieszczone karby cierne, które przebiegają przez obie części łba i swoimi krawędziami zewnętrznymi pokrywają się ze zbieżnym obrysem łba tak, że pierwszy, położony w pierwszej części łba odcinek krawędzi i drugi, położony w drugiej części łba odcinek krawędzi zewnętrznej karbów ciernych tworzą ze sobą kąt rozwarty.

Korzystnie pierwsza część łba, w której znajduje się pierwszy odcinek krawędzi karbów ciernych, ma osiową długość nie większą niż około 60% osiowej długości przylgi.

Ponadto korzystnie druga część łba, w której znajduje się drugi odcinek krawędzi karbów ciernych, ma osiową długość nie większą niż około 60% osiowej długości przylgi.

Karby cierne przebiegają na ich długości po tworzących przylgi, których rzut przypada na przebiegający przez łeb odcinek osi wzdłużnej śruby.

Korzystnie pierwszy odcinek krawędzi karbów ciernych jest umieszczony w strefie pierścieniowej, która - patrząc z dołu - jest ograniczona od zewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień łba i od wewną trz w przybli ż eniu przez zewnę trzny promień , przy czym ten promień zewnę trzny, z którym krawędź gwintu przebiega przez trzpień jest co najmniej częściowo stały.

Korzystnie drugi odcinek krawędzi karbów ciernych jest umieszczony w strefie pierścieniowej, która - patrząc z dołu - jest ograniczona od zewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień gwintu i od wewną trz w przybli ż eniu przez zewnę trzny promień trzpienia, przy czym ten promień zewnę trzny, z którym krawę d ź gwintu przebiega przez trzpień jest co najmniej częściowo stały.

Karby cierne mają każdorazowo dwie, w szczególności ukształtowane symetrycznie względem siebie, powierzchnie boczne mające wypukły kształt w każdej z części łba.

Korzystnie zewnętrzne krawędzie karbów ciernych są utworzone przez obrzeżą (szerokość), z którymi są siadują powierzchnie boczne.

Korzystnie ta szerokość obrzeży wynosi około 0,3 - 0,7 mm.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku przylga jest cofnię ta wzglę dem obrysu łba na długości karbów ciernych o zmienną, w szczególności ograniczoną łukiem kołowym wysokość.

Wysokość zewnętrznej krawędzi karbów na długości karbów ciernych narasta co najmniej strefowo w pierwszej części łba począwszy od wartości zerowej względem przylgi oraz zmniejsza się co najmniej strefowo w drugiej części łba aż do wartości zerowej względem przylgi.

Maksymalna wysokość karbów ciernych względem przylgi, w szczególności przy zewnętrznym promieniu łba wynoszącym około 4 - 5 mm, wynosi około 0,3 - 0,7 mm.

Śruba korzystnie ma dwa do ośmiu, w szczególności cztery, karby cierne.

PL 191 460 B1

Korzystnie co najmniej niektóre karby cierne na ich pierwszym odcinku krawędzi wystają na zewnątrz - patrząc od trzpienia - względem obrysu łba o nadwyżkę wymiarową.

Śruba według wynalazku przy wkręcaniu w miękki materiał, taki jak drewno, powoduje mniejsze niż śruba tradycyjna zniszczenie materiału, w szczególności mniejsze rozłupywanie. Jednocześnie przy wkręcaniu występuje ponadto minimalne wypieranie materiału, ponieważ łeb ma mniejszą objętość niż w znanej śrubie. Mimo istnienia nacięcia oraz ukształtowania łba o mniejszej objętości można zapewnić dostatecznie dużą wytrzymałość takiej śruby w strefie jej łba poprzez stabilizujące działanie karbów ciernych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w powiększeniu śrubę według wynalazku w widoku z przodu, fig. 2 - śrubę według wynalazku w przekroju wzdłuż linii II-II na fig. 1, fig. 3 - fragment karbu ciernego śruby według wynalazku, w częściowym przekroju wzdłuż linii III-III na fig. 2.

Na różnych figurach rysunku takie same części mają te same odnośniki tak, że z reguły są one opisywane tylko jeden raz.

Śruba według wynalazku ma łeb 1, trzpień 2 i obejmujący co najmniej część trzpienia 2 gwint 3. Łeb 1 ma zwężającą się ku trzpieniowi 2 przylgę 4. Poza tym łeb 1 ma obrys 5, który na pierwszej, oddalonej od trzpienia 2 części 5a łba zbiega się pod pierwszym kątem α a na drugiej części 5b łba od strony trzpienia 2 zbiega się pod drugim, mniejszym kątem β. Przy tym pierwszy kąt α może mieć korzystnie około 90°, a drugi kąt β może wynosić korzystnie około 40° - 60°. Dzięki temu mimo stosunkowo wąskiego łba 1 jest na nim jeszcze dość miejsca na zaznaczony schematycznie na fig. 1 liniami kreskowymi rowek krzyżowy pod wkrętak.

W strefie przylgi 4 są umieszczone karby cierne 6, które przebiegają przez obie części 5a, 5b łba. Karby 6 swoimi krawędziami zewnętrznymi K pokrywają się w zasadzie ze zbieżnym obrysem 5 łba 1. Pierwszy odcinek 6a krawędzi K w obrębie pierwszej części 5a łba i drugi odcinek 6b krawędzi karbów 6 w obrębie drugiej części 5b łba tworzą ze sobą kąt rozwarty γ, który ułatwia osiowe wprowadzanie śruby w materiał. PrzyIga 4 jest cofnięta promieniowo w kierunku trzpienia 2 względem obrysu 5 łba 1, dzięki czemu ograniczone jest do minimum wypieranie materiału przy wkręcaniu. Przy tym obecność karbów ciernych 6 zwiększa geometryczny moment bezwładności powierzchni przekroju łba 1 i przez to niezbę dną wytrzymałość ś ruby na skrę canie.

W przedstawionym wykonaniu przewidziano cztery karby cierne 6, ale moż e być ich wię cej lub mniej, na przykład trzy, sześć, osiem lub więcej. Liczba i ukształtowanie karbów 6 zależą od oczekiwanego efektu przy wkręcaniu zgodnej z wynalazkiem śruby, toteż można dostosować stopniowo te parametry do materiału.

Pierwsza część 5a łba, w której znajduje się pierwszy odcinek 6a krawędzi karbów ciernych 6, powinna mieć osiową długość HB nie większą niż około 60% osiowej długości HA przylgi 4. Również druga część 5b łba, w której znajduje się drugi odcinek 6b krawędzi karbów 6, powinna mieć osiową długość Hc nie większą niż około 60% osiowej długości HA przylgi 4. Poprzez takie dostosowanie osiowych długości HB, Hc poszczególnych odcinków 6a, 6b krawędzi przylgi 4 do siebie i do całej osiowej długości HA przylgi 4 można korzystnie uzyskać zróżnicowaną charakterystykę wkręcania w zależności od stopnia wkręcenia zgodnej z wynalazkiem śruby.

Karby cierne 6 - jak to przedstawiono - mogą przebiegać na ich długości LR po tworzących przylgi 4, których rzut P przypada na przebiegający przez łeb 1 odcinek osi wzdłużnej X-X śruby według wynalazku. Dzięki temu występuje szczególnie silne działanie cierne wywierane przez karby 6 na materiał.

Gwint 3 ma krawędź 7, która w głównej części w postaci linii śrubowej przebiega w stałym odstępie (zewnętrzny promień A gwintu 3) od przebiegającego przez trzpień 2 odcinka osi wzdłużnej śruby X-X. Przy tym krawędź 7 może na końcu 8 gwintu po stronie łba 1 mieć zmniejszającą się wysokość HK.

Z punktu widzenia skuteczno ś ci działania karbów 6 pierwszy odcinek 6a kraw ę dzi karbów 6 może być umieszczony optymalnie w strefie pierścieniowej, która - jak to przedstawiono na widoku z dołu lub też w przekroju na fig. 2 - jest ograniczona od zewną trz w przybliż eniu przez zewnę trzny promień RK łba 1 i od wewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień A.

Również z punktu widzenia skuteczności działania karbów 6 drugi odcinek 6b krawędzi karbów 6 może być umieszczony optymalnie w strefie pierścieniowej, która - jak to przedstawiono na widoku z dołu lub też w przekroju na fig. 2 - jest ograniczona od zewną trz w przybliż eniu przez zewnę trzny

PL 191 460 B1 promień A gwintu 3 i od wewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień Rs trzpienia 2 przy przejściu do drugiej części 5b łba.

W związku z tym wierzchołek rozwartego kąta γ między dwoma odcinkami 6a, 6b kraw ędzi karbów ciernych 6 leży w przybliżeniu na zewnętrznym promieniu A gwintu 3.

Przy tym korzystnie jest również, gdy przylga 4 jest cofnięta względem obrysu 5 łba 1 na długości LR karbów 6 o zmieniającą się, w szczególności wyznaczoną łukiem o promieniu R wysokość HR. W ten sposób na przykład - jak to przedstawiono na rysunku - wysoko ść HR zewnę trznej krawę dzi K karbów 6 na długości LR tych karbów narasta co najmniej strefowo w pierwszej części 5a łba począwszy od wartości zerowej względem przylgi 4 oraz zmniejsza się co najmniej strefowo w drugiej części 5b łba aż do wartości zerowej względem przylgi 4. Przy tym maksymalna wysokość HR karbów ciernych 6 względem przylgi 4, w szczególności przy zewnętrznym promieniu RK łba 1 około 4 - 5 mm, może wynosić korzystnie około 0,3 - 0,7 mm.

Karby cierne 6 mają optymalne ukształtowanie wówczas, gdy - jak to ukazano na rysunku - mają każdorazowo dwie, w szczególności ukształtowane symetrycznie względem siebie, powierzchnie boczne 6c, 6d mające wypukły kształt w każdej z części 5a, 5b łba (fig. 2). Dzięki symetrycznemu ukształtowaniu karbów ciernych 6 występuje w przybliżeniu jednakowe działanie śruby według wynalazku zarówno przy wkręcaniu w kierunku E, jak i przy wykręcaniu w kierunku przeciwnym do E.

Stabilizujące działanie karbów ciernych 6 daje o sobie znać zwłaszcza wówczas, gdy - jak to widać także na rysunku - zewnętrzne krawędzie K karbów 6 są utworzone przez obrzeża (szerokość B) sąsiadujące z powierzchniami bocznymi 6c, 6d. Przy tym szerokość B obrzeży, w szczególności przy wspomnianym już przykładowo zewnętrznym promieniu RK łba 1 około 4 - 5 mm, wynosi korzystnie około 0,3 - 0,7 mm.

Wynalazek nie ogranicza się tylko do opisanego wyżej przykładu realizacji, lecz obejmuje także wszystkie wykonania zrealizowane identycznie z ideą wynalazku. Na przykład wykonania mogą różnić się od opisanej realizacji liczbą, kształtem i rozmieszczeniem karbów ciernych 6. Ewentualnie karby 6 nie przebiegają - jak na rysunku - swoją długością LR po tworzących przylgi 4, których rzut P przypada na przebiegający przez łeb 1 odcinek osi wzdłużnej X-X śruby według wynalazku, lecz (podobnie jak gwint 3) są położone na linii śrubowej przebiegającej co najmniej częściowo w kierunku obwodowym.

Korzystnie może być też, gdy - jak to ukazano dodatkowo na fig. 3 - co najmniej niektóre karby cierne 6, w szczególności na ich pierwszym odcinku 6a krawędzi, wystają na zewnątrz od trzpienia 2 względem zbieżnego obrysu 5 (zaznaczonego linią kreskową na fig. 3) łba 1 o nadwyżkę wymiarową M utworzoną przykładowo przez zaokrąglenie. Dzięki temu w ostatniej fazie wkręcania zgodnej z wynalazkiem śruby występuje efekt hamowania, co ma znaczenie w przypadku stosowania mechanicznego wkrętaka zwłaszcza przy krótkich śrubach, jak na przykład śruby okuciowe. Pozwala to wtedy uniknąć przekręcenia śrub, czyli ich obracania bez wchodzenia w materiał po ich całkowitym lub prawie całkowitym wkręceniu, co powoduje zniszczenie uformowanych w materiale lub naciętych zwojów gwintu. Przy tym nadwyżka wymiarowa M odcinka 6a krawędzi może być korzystnie tak mała, że po wkręceniu śruby w materiał może ona zostać prawie wyrównana z powierzchnią przez docisk.

Inaczej niż to przedstawiono, przylga 4 może być też cofnięta względem obrysu 5 łba 1 na długości LR karbów ciernych 6. Zamiast łuku kołowego (fig. 1) może też wystąpić łuk eliptyczny, parabola albo obrys dwustożkowy (podobnie jak w przypadku odcinków 6a, 6b krawędzi, jednak o odpowiednio innych kątach zbieżności).

Poza tym wynalazek nie ogranicza się tylko do zdefiniowanego przykładu wykonania i podanych kombinacji cech, lecz może być też określony przez każdą inną kombinację wszystkich ujawnionych cech znamiennych. Oznacza to, że praktyczne w zasadzie każdą indywidualną cechę znamienną można pominąć albo zastąpić co najmniej jedną cechą ujawnioną w innym miejscu zgłoszenia.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Śruba z łbem wpuszczanym, z trzpieniem i z gwintem obejmującym co najmniej część trzpienia, przy czym łeb ma zwężającą się ku trzpieniowi przylgę i obrys, który w pierwszej części łba oddalonej od trzpienia zbiega się pod pierwszym kątem, a w drugiej części łba po stronie trzpienia zbiega się pod drugim, mniejszym kątem, przy czym przylga jest cofnięta promieniowo w kierunku trzpienia względem zbieżnego obrysu łba, znamienna tym, że w strefie przylgi (4) są umieszczone karby cierne (6), które przebiegają przez obie części (5a, 5b) łba i swoimi krawędziami zewnętrznymi (K) pokryPL 191 460 B1 wają się ze zbieżnym obrysem (5) łba (1) tak, że pierwszy, położony w pierwszej części (5a) łba odcinek (6a) krawędzi i drugi, położony w drugiej części (5b) łba odcinek (6b) krawędzi zewnętrznej (K) karbów ciernych (6) tworzą ze sobą kąt rozwarty (γ).
2. 2. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, ż e pierwsza część (5a) łba, w której znajduje się pierwszy odcinek (6a) krawędzi karbów ciernych (6), ma osiową długość (HB) nie większą niż około 60% osiowej długości (HA) przylgi (4).
3. 3. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, ż e druga część (5b) łba, w której znajduje się drugi odcinek (6b) krawę dzi karbów ciernych (6), ma osiową długość (Hc) nie większą niż około 60% osiowej długości (HA) przylgi (4).
4. 4. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, ż e karby cierne (6) przebiegają na ich długości (LR) po tworzących przylgi (4), których rzut (P) przypada na przebiegający przez łeb (1) odcinek osi wzdłużnej (X-X) śruby.
5. 5. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, ż e pierwszy odcinek (6a) krawędzi karbów ciernych (6) jest umieszczony w strefie pierścieniowej, która - patrząc z dołu - jest ograniczona od zewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień (RK) łba (1) i od wewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień (A), przy czym ten promień zewnętrzny (A), z którym krawędź (7) gwintu (3) przebiega przez trzpień (2) jest co najmniej częściowo stały.
6. 6. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, ż e drugi odcinek (6b) krawędzi karbów ciernych (6) jest umieszczony w strefie pierścieniowej, która - patrząc z dołu - jest ograniczona od zewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień (A) gwintu (3) i od wewnątrz w przybliżeniu przez zewnętrzny promień (Rs) trzpienia (2), przy czym ten promień zewnętrzny (A), z którym krawędź (7) gwintu (3) przebiega przez trzpień (2) jest co najmniej częściowo stały.
7. 7. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 6, znamienna tym, że karby cierne (1) mają każdorazowo dwie, w szczególności ukształtowane symetrycznie względem siebie, powierzchnie boczne (6c, 6d) mające wypukły kształt w każdej z części (5a, 5b) łba.
8. 8. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 4, znamienna tym, że karby cierne (6) mają każdorazowo dwie, w szczególności ukształtowane symetrycznie względem siebie, powierzchnie boczne (6c, 6d) mające wypukły kształt w każdej z części (5a, 5b) łba.
9. 9. Ś ruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, ż e zewnętrzne krawędzie (K) karbów ciernych (6) są utworzone przez obrzeża (szerokość B), z którymi sąsiadują powierzchnie boczne (6c, 6d).
10. 10. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 9, znamienna tym, że szerokość (B) obrzeży (szerokość B) wynosi około 0,3 - 0,7 mm.
11. 11. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że przylga (4) jest cofnięta względem obrysu (5) łba (1) na długości (LR) karbów ciernych (6) o zmienną, w szczególności ograniczoną łukiem kołowym (promień R) wysokość (HR).
12. 12. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 4, znamienna tym, że przylga (4) jest cofnięta względem obrysu (5) łba (1) na długości (LR) karbów ciernych (6) o zmienną, w szczególności ograniczoną łukiem kołowym (promień R) wysokość (HR).
13. 13. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, że wysokość (HR) zewnętrznej krawędzi (K) karbów (6) na długości (LR) karbów ciernych (6) narasta co najmniej strefowo w pierwszej części (5a) łba począwszy od wartości zerowej względem przylgi (4) oraz zmniejsza się co najmniej strefowo w drugiej części (5b) łba aż do wartości zerowej względem przylgi (4).
14. 14. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 13, znamienna tym, że maksymalna wysokość (HR) karbów ciernych (6) względem przylgi (4), w szczególności przy zewnętrznym promieniu (RK) łba (1) wynoszącym około 4 - 5 mm, wynosi około 0,3 - 0,7 mm.
15. 15. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1, znamienna tym, że ma dwa do ośmiu, w szczególnoś ci cztery, karby cierne (6).
16. 16. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 6, albo 8, albo 9, albo 13, albo 14, albo 15, znamienna tym, że co najmniej niektóre karby cierne (6) na ich pierwszym odcinku (6a) krawędzi wystają na zewnątrz - patrząc od trzpienia (2) - względem obrysu (5) łba (1) o nadwy ż k ę wymiarową (M).
17. 17. Śruba z łbem wpuszczanym według zastrz. 4, znamienna tym, że co najmniej niektóre karby cierne (6) na ich pierwszym odcinku (6a) krawędzi wystają na zewnątrz - patrząc od trzpienia (2) względem obrysu (5) łba (1) o nadwyżkę wymiarową (M).