PL198202B1 - Śruba samogwintująca - Google Patents

Abstract

1. Sruba samogwintuj aca z walcowanym zwojem gwintu, w którym boczna powierzchnia no sna gwintu i czesc tylna powierzchni bocznej rozci agaj a si e asymetrycznie wzgl edem siebie, przy czym boczna powierzchnia gwintu rozci aga w linii prostej do dna bruzdy gwintu, za s tylna czesc powierzchni bocznej pocz atkowo rozci aga si e w prostej linii od wierzcho l- ka gwintu i od w przybli zeniu 1/3 wysoko sci skoku gwintu poprzez za lamanie przechodzi w cz esc po- chylon a pod k atem, znamienna tym, ze k at pochyle- nia ( a) cz esci pochylonej (13) jest wi ekszy ni z k at po- chylenia ( d) tylnej powierzchni bocznej (9) mierzony odpowiednio do prostopad lej (5) do osi (6) sruby i jest zawarty pomi edzy 30° i 50°, za s dwusieczna (15) skoku gwintu (4) utworzona przez boczn a powierzch- ni e no sn a gwintu (8) i tyln a powierzchni e boczn a (9) gwintu jest pochylona od lba sruby (1) odpowiednio do prostopad lej (5) do osi (6) sruby, przy czym stosunek srednicy rdzenia (K) gwintu do zewn etrznej srednicy (D) gwintu jest wi ekszy ni z 0,7, a stosunek zarysu gwintu (P) do srednicy zewn etrznej (D) gwintu jest mniejszy ni z 0,25. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest śruba samogwintująca.

Z opisu patentowego EP 501 519 znana jest śruba mająca bok gwintu (powierzchnię gwintu zwróconą w kierunku łba śruby) i tylną część powierzchni boku (powierzchnia przeciwległa do boku gwintu) oraz skok gwintu biegnący w dnie bruzdy gwintu poprzez części zaokrąglone. Ta zaokrąglona konfiguracja jest przedstawiona we wstępie opisu jako korzystne rozwiązanie do publikacji DE-A 32 35 352. W przypadku ujawnionym w opisie DE-A 32 35 352, przejście pomiędzy profilem powierzchni bocznej i obszarem rdzenia gwintu jest nieciągłe, to przejście jest złożone na przykład zzałamania.

Opis patentowy DE -A 32 07 975, który jest również przywołany w europejskim zgłoszeniu patentowym, ponadto ujawniania samogwintującą śrubę, która ma kąt pochylenia powierzchni bocznej skoku gwintu wzrastający ciągle, od wierzchołka powierzchni bocznej gwintu do dna bruzdy gwintu, co jest wadą, gdyż występują tu deformacje tworzywa sztucznego, w które śruba ma być wkręcana. Dodatkowo, europejski opis patentowy w porównaniu ze śrubą z opisu De-A 32 07 975, która jest przeznaczona do wkręcania w tworzywo sztuczne, ujawnia, że skoki gwintu nie są symetryczne, to znaczy dwusieczna kąta pomiędzy bokiem gwintu i tylną częścią powierzchni nośnej skoku gwintu jest prostopadła do osi śruby.

Samogwintująca śruba skonstruowana dla użycia w płycie wiórowej jest ponadto znana z opisu patentowego EP 713 017, w którym przekrój poprzeczny skoku gwintu ma przejście w obszarze boku gwintu, tak że bok gwintu biegnie pod dużym kątem względem prostopadłej do osi śruby od przejścia od kierunku wierzchołka gwintu. Ponadto, w przypadku tej śruby, gwint jest tak zaprojektowany, że dwusieczna kąta jest usytuowana pomiędzy bokiem gwintu i załamaniem tylnej części boku, w kierunku łba śruby, w obszarze pomiędzy wierzchołkiem gwintu i załamaniem. W wyniku takiej konstrukcji, kiedy śruba jest nakręcana lub przenosi obciążenie, skok gwintu przenosi obciążenie materiału w takim samym stopniu jak materiał naciskany. W konsekwencji, skok gwintu jest obliczony na siły nacisku działające równolegle do osi gwintu, znacząco redukując wytrzymałość na obciążenia całej śruby.

Samogwintująca śruba, ujawniona w opisie patentowym EP 133773 i DE-A 3615 271 ma taką samą konstrukcję, jak znane śruby tego rodzaju, przy czym siły działające na gwint, gdy przyłożone jest obciążenie, są skierowane równolegle do osi śruby w obszarze pomiędzy wierzchołkiem gwintu i przejściem w boku gwintu. Jest to szczególnie widoczne w przypadku opisu patentowego DE-A 36 271, w którym bok gwintu biegnie prostopadle do osi śruby, w obszarze pomiędzy wierzchołkiem gwintu i przejściem. Tak więc te dwie znane śruby są wrażliwe, kiedy są zaciskane, a ich skoki gwintu muszą przenosić obciążenie.

Śruba samogwintująca, według wynalazku, z walcowanym zwojem gwintu, w którym boczna powierzchnia nośna gwintu i część tylna powierzchni bocznej rozciągają się asymetrycznie względem siebie, przy czym boczna powierzchnia gwintu rozciąga w linii prostej do dna bruzdy gwintu, zaś tylna część powierzchni bocznej początkowo rozciąga się w prostej linii od wierzchołka gwintu i od w przybliżeniu 1/3 wysokości skoku gwintu poprzez załamanie przechodzi w część pochyloną pod kątem α, charakteryzuje się tym, że kąt pochylenia części pochylonej jest większy niż kąt pochylenia tylnej powierzchni bocznej mierzony odpowiednio do prostopadłej do osi śruby i jest zawarty pomiędzy 30° i 50°, zaś dwusieczna skoku gwintu utworzona przez boczną powierzchnię nośną gwintu i tylną powierzchnię boczną gwintu jest pochylona od łba śruby odpowiednio do prostopadłej do osi śruby, przy czym stosunek średnicy rdzenia gwintu do zewnętrznej średnicy gwintu jest większy niż 0,7, a stosunek zarysu gwintu do średnicy zewnętrznej gwintu jest mniejszy niż 0,25.

Korzystnym jest, gdy kąt nachylenia dwusiecznej kąta jest w zakresie pomiędzy 5° i 15°, a w szczególności kąt nachylenia dwusiecznej kąta wynosi około 1/6 kąta nachylenia pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu i tylna powierzchnią boczną gwintu.

Kąt nachylenia powierzchni bocznej, mierzony pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu i tylną powierzchnią boczną gwintu jest w zakresie od 38° do 48°, zaś śruba jest ze stali, a w szczególności kąt nachylenia powierzchni bocznej, mierzony pomiędzy boczną nośna powierzchnią gwintu i tylną powierzchnią boczną gwintu jest w zakresie od 32° do 42°, zaś śruba jest ze stali.

Korzystnym jest, gdy kąt nachylenia powierzchni bocznej, mierzony pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu i tylną powierzchnią boczną gwintu jest w zakresie od 58° do 68°, zaś śruba jest aluminiowa.

Zaletą rozwiązania według wynalazku, jest zapewnienie takiego ukształtowania gwintu, aby nie tylko ulepszyć wytwarzanie śrub poprzez walcowany gwint, ale również zapewnić zwiększoną wytrzymałość

PL 198 202 B1 śruby na obciążenie. Jednocześnie geometryczna konfiguracja jest tak dobrana, aby zapewnić optymalne osiągi dla odpowiedniego materiału metalowego.

Zauważono, że podczas ustalania wymiarów ważne jest zachowanie stosunku średnicy rdzenia nagwintowanego do zewnętrznej średnicy nagwintowania, jako większy niż 0,7, co powoduje skrócenie skoku gwintu, a w konsekwencji obciążenia zginające są przenoszone przez tylko małą wysokość promieniową, kiedy śruba jest mocowana i obciążenia koncentrują się, przy czym te obciążenia są przenoszone w efektywny sposób dlatego, że nachylona pod kątem cześć rozciąga się ponad obszarem, który wymaga zwartego podparcia, ze względu na wyboczenie skoku gwintu. Jednocześnie, fakt, że przejście rozpoczyna się od 1/3 wysokości skoku gwintu znaczy, że występuje wystarczająca przestrzeń na zewnątrz skoku gwintu, pozwalająca na przemieszczenie materiału od składnika przeznaczonego do odkształcenia, a nacisk od odkształcenia nie wpływa ujemnie.

Z powodu ciągłego nachylenia boku skoku gwintu, siła wywiera nacisk na skok gwintu, kiedy śruba jest nakręcana i wprowadzana pod odpowiednim kątem i stąd jej rdzeń z powodu nachylenia boku gwintu i z powodu jego odpowiednio dużej średnicy, jest zdolny do absorbowania dużych sił. Konsekwentnie, nacisk na materiał jest kierowany na ukośne pochylenie, powoduje to wkręcanie w materiał otaczający śrubę, a ten nacisk może być przenoszony również przez gwint. Jednocześnie prostoliniowe nachylenie boku gwintu zapewnia rozkład równomierny nacisku na całej wysokości boku gwintu, w celu zapewnienia maksymalnego obszaru kontaktu i minimum oporu podczas wkręcania śruby, bez zniszczenia materiału. Na skutek zachowania stosunku dna bruzdy gwintu do zewnętrznej średnicy gwintu, który wynosi mniej niż 0,25, gwint osiąga zamkniętą powierzchnię skoku gwintu, powodując, że odpowiednio duża ilość skoków gwintu jest zaczepiona w składniku, skoncentrowanym ponad daną długość. To wpływa na odpowiednią wytrzymałość.

Kąt nachylenia dwusiecznej kąta (pomiędzy bokiem gwintu i tylną częścią powierzchni bocznej) i prostopadłej do osi śruby, jest korzystnie wybrany w taki sposób, aby zawierał się pomiędzy 5° i 15°. Wynikające pochylenie skoku gwintu do korzystnego pochylenia boku gwintu, nawet w przypadku małego kąta pochylenia powierzchni bocznej (mierzonego pomiędzy bokiem gwintu i tylna częścią powierzchni bocznej) powoduje, że siły działające na bok gwintu są wprowadzane do rdzenia śruby w korzystny sposób. Pochylenie i prostoliniowy profil boku gwintu są odpowiedzialne za opór pomiędzy śrubą wkręcaną w składnik, który musi być wystarczająco duży dla zapewnienia momentu obrotowego, za pomocą którego śruba będzie rozpierać składnik, a to nie jest łatwe do osiągnięcia.

Śruba według wynalazku, jest szczególnie użyteczna dla wkręcania w stal, ponieważ też sama jest ze stali. W tym przypadku kąt pochylenia powierzchni pomiędzy bokiem gwintu i tylną częścią powierzchni bocznej wynosi 38° do 48°, jest najbardziej korzystny, ponieważ zapewnia optymalne warunki pomiędzy przemieszczaną objętością i zdolnością do przenoszenia nacisku materiału. Gdy stalowa śruba, według wynalazku, jest wkręcana w lekki stop kąt pochylenia boku gwintu pomiędzy tylna częścią powierzchni bocznej wynosi 32° do 42°. Jest również możliwe zastosowanie śruby z aluminium, w szczególności z twardego stopu aluminium, które jest również bardzo użyteczne dla wkręcania w taki sam materiał. W tym przypadku wybrany kąt pochylenia boku gwintu pomiędzy bokiem gwintu i częścią tylną powierzchni bocznej wynosi pomiędzy 58 ° i 68°.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunku na którym fig. 1 przedstawia śrubę samogwintująca z łbem, fig. 2 przedstawia przekrój poprzez część gwintu w fig. 1 w powiększeniu, fig. 3 przedstawia przekrój podobny do fig. 2 z powierzchnią pochyloną pod kątem 45°, fig. 4 przedstawia przekrój podobny do fig. 2 poprzez gwint z powierzchnią pochyloną pod kątem 33°, fig. 5 - przekrój poprzez gwint z powierzchnią pochyloną pod kątem 60°.

Jak to przedstawiono na fig. 1 samo gwintująca śruba ma łeb 1 i rdzeń 2 wokół którego jest walcowany zwój gwintu 3. Gwint 3 ma pojedynczy skok 4 od łba 1 pod kątem do prostopadłej do osi 6 śruby. Elementy 7 do obracania śruby są ukształtowane w łbie 1 i są znanego rodzaju.

Na fig. 2, gwint 3 z fig. 1 jest przedstawiony w przekroju i w powiększeniu. Pojedynczy skok gwintu 4 ma boczną powierzchnię nośną gwintu 8, która jest zwrócona w kierunku łba śruby 1, i przeciwległe do tylnej powierzchni bocznej gwintu 9. Boczna powierzchnia nośna gwintu 8 rozciąga się w prostej linii od wierzchołka gwintu 10 do dna bruzdy 11 gwintu. Tylna powierzchnia boczna gwintu 9, przeciwległa do powierzchni nośnej 8 łączy poprzez załamie 12 z częścią 13 ustawionej pod kątem tylnej powierzchni bocznej gwintu 9. Boczna powierzchnia nośna gwintu 8 z jego kątem nachylenia γ i tylna powierzchnia boczna gwintu 9 pochylona pod kątem δ, każdy w odniesieniu do prostopadłej 5, tworzą kąt β, który w tym przypadku wynosi 39°. Dwusieczna 15 kąta β pochylenia boku, który zasadniczo określa skok gwintu 4, tworzy kąt ε w stosunku do prostopadłej 5. W odniesieniu do prostopadłej 5 do

PL 198 202 B1 osi śruby 6, pochylona część 13 biegnie od kąta α, który jest większy niż kąt δ pochylenia tylnej powierzchni bocznej gwintu, mierzonego pomiędzy prostopadłą 5 i tylną powierzchnią boczną gwintu 9 gwintu.

Na fig. 2 przedstawiono zarys P (odległość pomiędzy dwoma sąsiadującymi skokami gwintu 4), zewnętrzną średnicę D gwintu i średnicę rdzenia K gwintu. W przypadku przedstawionym na fig. 2, stosunek średnicy K gwintowanego rdzenia do średnicy zewnętrznej D jest 0,8, podczas gdy stosunek zarysu gwintu P do zewnętrznej średnicy D gwintu jest 0,17. W tym przypadku, kąt β pochylenia powierzchni gwintu wynosi 39°.

Figura 3 do 5 przedstawia warianty gwintu z fig. 2. W przypadku gwintu przedstawionego na fig. 3, kąt β pochylenia powierzchni wynosi 45°, w przypadku gwintu przedstawionego na fig. 4, kąt β nachylenia powierzchni wynosi 33°, zaś w przypadku gwintu przedstawionego na fig. 5, kąt β nachylenia powierzchni wynosi 60°.

Jeśli chodzi o kształty gwintów przedstawione na fig. 2 i 4, należy zauważyć, że dno bruzdy gwintu 11 jest w każdym przypadku cylindryczne.

Ponadto należy zauważyć, że przykład opisany tutaj, przedstawiony zwłaszcza na fig. 2 i 5 przedstawia zakres korzystnych wartości kąta β nachylenia powierzchni, który może być użyty do ukształtowania gwintu, jak to opisano powyżej. W przypadku gwintu przedstawionego na fig. 2 do 5, załamanie 12 w obszarze tylnej powierzchni bocznej gwintu 9 wynosi 1/3 wysokości skoku 4 gwintu, przy czym ta wysokość jest mierzona od dna bruzdy gwintu 11 w kierunku wierzchołka gwintu 10. W przypadku przedstawionym na fig. 2 do 5, ułożona pod kątem cześć 13 rozpoczyna się od załamania 12, biegnie pod kątem α (patrz fig. 2) który wynosi 45°.

Claims (6)

1. Śruba samogwintującaz waIcowanym zwojem gwintu, w którym boczna pt^rw^rr^c^l^mra nośna gwintu i część tylna powierzchni bocznej rozciągają się asymetrycznie względem siebie, przy czym boczna powierzchnia gwintu rozciąga w linii prostej do dna bruzdy gwintu, zaś tylna część powierzchni bocznej początkowo rozciąga się w prostej linii od wierzchołka gwintu i od w przybliżeniu 1/3 wysokości skoku gwintu poprzez załamanie przechodzi w część pochyloną pod kątem, znamienna tym, że kąt pochylenia (α) części pochylonej (13) jest większy niż kąt pochylenia (δ) tylnej powierzchni bocznej (9) mierzony odpowiednio do prostopadłej (5) do osi (6) śruby i jest zawarty pomiędzy 30° i 50°, zaś dwusieczna (15) skoku gwintu (4) utworzona przez boczną powierzchnię nośną gwintu (8) i tylną powierzchnię boczną (9) gwintu jest pochylona od łba śruby (1) odpowiednio do prostopadłej (5) do osi (6) śruby, przy czym stosunek średnicy rdzenia (K) gwintu do zewnętrznej średnicy (D) gwintu jest większy niż 0,7, a stosunek zarysu gwintu (P) do średnicy zewnętrznej (D) gwintu jest mniejszy niż 0,25.

2. Śruba według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt (ε) nachylenia dwusiecznej kąta (15) jest w zakresie pomiędzy 5° i 15°.

3. Śruba według zasłuz. 2, znamienna tym, że kąt (ε) nachy^nia dwusiecznoe kąta (15) wynosi około 1/6 kąta nachylenia (β) pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu (8) i tylną powierzchnią boczną (9) gwintu.

4. Śruba według zasttz. 3, znamienna tym, że kąt nachy^nia (β) powie^οίηηϊ boczącej Γηί<τζοny pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu (8) i tylną powierzchnią boczną gwintu (9) jest w zakresie od 38° do 48°, zaś śruba jest ze stali.

5. Śruba według zas^z. 3, znamienna tym, że kąt nachy^nia (ββ boczneej πΐθ^οny pomiędzy boczną nośna powierzchnią gwintu (8) i tylną powierzchnią boczną gwintu (9) jest w zakresie od 32° do 42°, zaś śruba jest ze stali.

6. Śruba według zastrz. 3, znamienna tym, że kąt nachylenia (β) powierzchni bocznej, mierzony pomiędzy boczną nośną powierzchnią gwintu (8) i tylną powierzchnią boczną gwintu (9) jest w zakresie od 58° do 68°, zaś śruba jest aluminiowa.