RS49862B - Spiralni pogonski sistem za pričvršćivače sa navojem - Google Patents

Abstract

Pričvršćivač s navojem sa uzdužnom osom 44 i glavom 16, pri čemu se glava 16 formira tako da obuhvata površine koje se zahvataju pokretačem 34, raspoređene oko uzdužne ose 44 , naznačen time, što ima najmanje jednu površinu koja je izvedena tako da definiše segment spirale koja ima početnu tačku (54) odmaknutu od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) za početni poluprečnik (Ri) i proteže se do spoljašnje krajnje tačke (56) na poluprečniku koji nije veći od 3,5 puta od početnog poluprečnika (Ri).

Description

Oblast tehnike

Pronalazak se odnosi na pogonske sisteme za pričvrščivaće sa navojima, alate za njihovu izradu i pogonske mehanizme za rad priključaka sa navojima

Prema Medjunarodnoj klasifikaciji patenata MKP<1>pronalazak je označen klasifikacionim simbolima F16B23/00 kojim su obuhvaćene specijalno oblikovane glave svomjaka ili vijaka radi omogućavanja njihovog okretanja pomoću alata, B25B15/00 kojim su obuhvaćeni odvijači i B21K1/46 kojim je obuhvaćena izrada navojnih svomjaka, čepova ili sličnih elemenata sa glavama.

Tehnički problem

Tehnički problem se sastoji u tome kako konstruisati spiralni pogonski sistem za pričvršćivače sa navojem : koji bi radio pomoću pogonskih mašina pri visokim brzinama i uz velike obrtne momente, koji bi odgovarao urezu i geometriji glave pričvršćivača pri čemu bi se sistem lako postavljao u urez i uklanjao iz njega, koji bi sprečio iskakanje pogonskog mehanizma iz ureza za vreme rada pričvršćivača sa navojem, koji bi izdržao ponovljene cikluse posebno u zaprljanom okruženju ili kada je izložen koroziji, bojenju ili nekom drugom negativnom uticaju u toku rada, koji bi ravnomerno rasporedio naprezanja da bi se izbeglo stvaranje zona naprezanja koje bi mogle da izazovu deformacije ureza ili pogonskog mehanizma i koji bi odgovarao pratećim alatima za oblikovanje glave mehaničkog priključka i mehanizma za uklapanje u urez.

U širokoj upotrebi se nalazi niz konfiguracija ureza i pokretača uključujući i krstaste kao oni koji su opisani u SAD patentu br. 24.878 (Smith i sar.% 3.237.506 (Muenchinger) i 2.474.994 (Tomalis). Geometrija drugih učvršćivača obuhvata geometriju više krakova tipa opisanog u SAD patentu 3.763.275 (Reiland) i rebrasti pokretački sistemi kao što je opisano u SAD patentu 4.187.892 (Simons). Isto tako, u sisteme običnih konfiguracija ureza spadaju i sistem Allen koji je u suštini heksagonalno oblikovan urez u koji treba da se uvuče isto tako oblikovan pokretač. S izuzetkom rebrastih sistema, zidovi i lica pokretača i ureza su tipično oblikovani tako da odgovaraju jedno drugom u naporu da se postigne kontakt po svim površinama pokretača i pokretanih struktura. S pričvršćivačima koji imaju krstasti urez, takav kontakt po svim površinama može da se postigne samo kada je pokretač na pravi način i tečno i precizno smešten u urez. Međutim, u praksi, da bi uopšte pokretač mogao da se smesti u urez, neophodno je da postoji izvestan slobodan prostor između njih. Neophodnost ovakvog slobodnog prostora je još kritičnija kada urez ima esencijalno vertikalne zidove kao u Reilandovog 725 patentu i Allenovim sistemima glave. U svim ovim sistemima, praktični rezultat neophodnosti ovakvog slobodnog prostora jeste da se retko postigne, ako uopšte može, kontakt po široj površini između pokretača i površine ureza. S većinom pokretačkih sistema za pričvršćivače s navojem, pokretač se ukopčava s urezom u glavi na način koji proizvodi kontakt u jednoj tačci ili liniji umesto kontakta po širim površinama. Tipična površina kontakta je značajno znatno manja od punog kontakta datih površina. Zbog toga, kada se obrtna sila aktivira preko pokretača, sile koje se aktiviraju na glavi pričvršćivača imaju tendenciju da se koncentrišu na lokalizovanim površinama Što ima za posledicu visoko koncentrisani napon. Ovako lokalizovani visoki napon može plastično da deformiše urez stvarajući nabore ili druge deformacije koje za posledicu imaju prevremeno, nenameravano odvajanje pokretača od ureza.

U ovom posiu prepoznate su razne poteškoće. Na primer, patent SAD 2.248.695 (Bradshaw) prikazuje glavu pričvršćivača u kome su i površine koje pokreću i one koje su pokretane zakrivljene i locirane ekscentrično u odnosu na osu navrtke. Kod pričvršćivača Bradshaw, svaka "pogodna kriva" bilo daje kružna j|i spiralna može da se koristi sve dok je orijentisana tako da se u frikcionom spoju povezuju.

Uprkos učenju Bredšoa, kasniji sistemi pričvršćivača, kao oni koje su gore opisani, nisu prihvatili učenje Bredšoa da se treba oslanjati na fiikcioni spoj.

U opšte ciljeve ovog pronalaska spada da se obezbedi pokretački sistem za pričvršćivače s navojem kojima se postižu mnoge brojne karakteristike za pogonske sisteme za pričvršćivače s navojem sa manje loših karakteristika nego što je to bio slučaj s ranijim patentima.

Izlaganje suštine pronalaska

Ove prednosti predložnog pronalaska mogu se postići konfiguracijom pokretanih i pokretačkih površina pokretača i pričvršćivača tako da oforme jednu spiralu i, posebno, spiralnu konfiguraciju koja će omogućiti prilično veliki prazan prostor između pokretača i ureza tokom umetanja i vađenja pokretača, ali u kom se omogućuje potpuno postavljenom pokretaču da rotira da bi se dobio taj prazan prostor. Spiralna konfiguracija pokretačkih zidova pokretača i zidova ureza koji mogu da dođu u dodir s pokretačem su takvi da kada se spiralni zidovi dodirnu, to se dešava po relativno širokoj površini i na taj način se pritisak prenosi i raspoređuje po ceioj toj velikoj površini. Spiralno konfigurisani zidovi pokretača i oni koji se pokreću orijentisani su tako da usmere veliki deo primenjene obrtne sile pretežno upravno na prečnik pričvršćivača s malo ili nimalo oslanjanja na frikcione, skoro tangencijalne spojeve. Pokretački zidovi pokretača i zidovi ureza koji se sa njima mogu dodirivati mogu se napraviti tako da budu najvertikalniji što se praktično može izvesti , iako može biti prihvatrjiv i određeni prazan ugao od nekoliko stepeni. Konfiguracija zidova pokretača omogućava da se prenese visoki obrtni momenat, a da se pri tome ne izazove znatna aksijalno usmerena sila kojom bi se pokretač aksijalno izbacivao iz ureza. Kada je na taj način smanjena tendencija ispadanja, ovaj urez može da bude relativno plitak, i na taj način glava pričvršćivača može da bude jača nego što bi to bio siučaj da je urez konvencionalno dubok.

Urez koji je deo ovog pronalaska po mogućstvu ima centralni deo i više generalno radijalnih krakova, od kojih bar dva imaju bar jedan zid koji ide u visinu i koji se može spajati sa spiralnim pokretačem. Mogu se obezbediti urezi u koje se spiralne površine spiralnog pokretača mogu uglaviti samo u pravcu za uvrtanje, ili samo u pravcu za odvratanje, ili i u pravcu za odvrtanje i pravcu za i uvrtanje. Uz to, spiralne površine mogu da se izvedu tako da imaju različite dužine lukova i orijentaciju, tako da kapacitet obrtnog momenta može da bude veći u jednom, nego u drugom pravcu. Tako pričvršćivač može da bude u stanju da prenese veće opterećenje obrtne sile u pravcu odvrtanja nego u pravcu uvrtanja, tako da uvek može da se primeni dovoljni obrtni moment da se prevaziđc obrtni moment koji je primenjivan prethodno tokom uvrtanja. U jednom drugom aspektu ovog pronalaska, spiralna konfiguracija površina pokretača i ureza izvedena je i locirana u odnosu na uzdužnu osu pričvršćivača tako da kada se površina pokretača spoji sa pratećom površinom ureza, imaće tendenciju da to uradi ujednačeno, do zajednički aktiviranih površina na tim ravnima Spiralna konfiguracija površine pokretača po mogućstvu treba da bude u velikoj meri identična sa onima na površini ureza. Zbog toga, kada se pokretač rotira da aktivira spiralne površine s pokretanim površinama ureza, puna površina ravni pokretača zahvatiće odgovarajuću punu površinu ravni ureza. Kada su oni ukopčani na taj način, sa pokretača će se prenositi kontinuirana obrtna sila na urez, a veliki deo te sile će se prenositi u pravcu koji je suštinski upravan na prečnik pričvršćivača. Kontura poprečnog preseka pokretača je nešto manja od konture ureza da bi se dobio priličan prazan prostor koji povećava sposobnost pokretača da se uvuče u urez i da se iz njega izvadi. Spiralno konfigurisane površine pokretača omogućavaju da se dobije prazan prostor tokom početnog dela rotacije pokretača , tako da kada se zidovi pokretača i ureza ukopčaju, oni će to učiniti po velikoj kontaktnoj površini. U najboljem obliku, odgovarajuće spiralne površine pokretača i ureza izvedene su i orijentisane tako da će njihove spiralne površine biti uglavnom paralelne jedna drugoj tokom čitavog opsega dozvoljene slobodne rotacije pokretača u urezu. Dodatno očekivanje od ovog ureza jeste da će spiralni zidovi pokretača i ureza koji treba da naležu jedni na druge biti ograničeni na regjon spiralnog inajunutrašnjijeg dela. Početni deo ove spirale može biti lociran na definisanom poluprečniku od uzdužne ose rotacije pričvršćivača, a dužine spirale se prostire do tačke koja je umnožak inicijalnog poluprečnika, do oko tri ili tri i po većeg od inicijalnog poluprečnika.

U još jednom aspektu ovog pronalaska, obezbeduje se probojac za pravljenje ureza u glavi praznog pričvršćivača (bez ureza) gde takav probojac ima glavno telo čiji je kraj oblikovan tako da oformi deo glave pričvršćivača i šiljak prilagođen tako da oblikuje spiralni urez ovog pronalaska primenom tehnike pečata za nabijanje sa dva udara. Radijalni spoljašnji kraci ovog ureza mogu da imaju jednu ili dve površine koje su prilagođene tako da oblikuju komplementarne spiralne površine kada se udara na gornji kraj pričvršćivača. U još jednom aspektu ovog pronalaska, može se koristiti pokretački sistem sa spolja pokretanim pričvrscivačima kod kojih pokretački alat definiše urez, a pokretane površine pričvršćivača definišu se po perifernim površinama glave pričvršćivača.

U ciljeve ovog pronalaska spada i da se obezbedi pokretački sistem za pričvršćivače sa navojem gde obrtni moment može efikasno da se prenosi dok se na najmanju meru svodi lokalizovani napon u glavi pričvršćivača i pokretača.

Drugi cilj ovog pronalaska jeste da se obezbedi pokretački sistem za pričvršćivače sa navojem u kome se formiraju aktivne površine pokretača u pričvršćivaču sa spiralnom konturom i prilagođene su tako da se ukopčaju po identičnim spiralno oblikovanim elementima pokretača.

Još jedan cilj ovog pronalaska jeste da se obezbedi pokretački sistem za pričvršćivače sa navojem kod kojih pokretačke i pokretane površine pokretača i pričvršćivača obezbeduju priličan zazor između pokretačkih površina kada je pokretač sasvim ukopčan u urez, a i dalje omogućava kontakt po širokim površinama zidova pokretača i ureza.

Još jedan cilj ovog pronalaska jeste da se obezbedi novi alat za pokretačke sisteme za pričvršćivače s navojem.

Kratak opis slika nacrta

Navedeni i drugi ciljevi i prednosti ovog pronalaska bolje će se razumeti iz sledećih njihovih opisa, pozivajući se na prateće crteže na kojima: Slika 1. predstavlja aksonometrijski prikaz pljosnate glave pričvršćivača sa navojem koji ima urez u skladu s ovim pronalaskom.

Slika 2. predstavlja aksonometrijski prikaz pokretača u skladu s pronalaskom prilagodjenog za ukopčavanje sa urezom u pričvršćivaču sa navojem prikazanom na Slici 1.

Slika 3. prikazuje pogled odozgo na glavu pričvršćivača sa navojem koji ima, spiralni urez s jednim krakom i sa pokretačem koji je prikazan u poprečnom preseku u samom urezu.

Slika 4 prikazuje položaj sa Slike 3 gde je pokretač rotiran u odnosu na pričvršćivač sa navojem.

Slika 5 prikazuje polarni koordinatni dijagram konstantne spiralne praznine koja definiše najpreporučljiviji oblik za zidove pokretača i ureza.

Slika 6 prikazuje dijagram sile koji prikazuje ravnotežu sila između pokretača i ureza ovog pronalaska.

Slika 7 predstavlja dijagram sile, slično kao na Slici 6 i prikazuje komponentne sile koje se razvijaju između pokretača i ureza.

Na Slikama 8A-8E dijagramski su prikazane razne glave pričvršćivača iz perspektive odozgo.

Slike 9A-9D su dijagramski prikazi spiralno oblikovane konfiguracije ureza koje imaju multiple krake.

Slika 10A predstavlja dijagramski prikaz pričvršćivača sa navojem gledano odozgo.

Slika 10B predstavlja prikaz pričvršćivača sa navojem i pokretača sa Slike 10A na kome je pokretač rotiran, u pravcu suprotnom od kretanja kazaljke na satu.

Slika HA prikazuje dijagramski prikaz gledano odozgo višekrakih ureza na pričvršćivaču sa navojem i pokretač.

Slika 11B predstavlja prikaz sličan onom na slici 11A na kome je pokretač rotiran u pravcu suprotnom od kretanja kazaljke na satu odnosu na glavu pričvršćivača sa navojem.

Detaljan opis pronalaska

Spiralni pogonski sistem za pričvršćivače sa navojem, sastoji se od pričvršćivača 10 sa glavom 16 u čiji je urez 18 umetnut pokretač 34.

Slika 1 prikazuje primer pričvršćivača 10 koji ima telo 12 sa navojem 14 a koji na drugoj strani ima formiranu glavu 16 sa urezom 18. Glava 16 može da bude formirana u konvencionalnoj mašini za pravljenje glave pričvršćivača 10 u kojoj se kraj žice ili drugog materijala od koga se pravi pričvršćivač 10 drži u kalupu ove mašine, a onda se udara na kraj na kome je glava 16 pričvršćivača 10 , prvo udarcem koji delimično formira tu glavu, a zatim nanosi završni udarac kojim se definitivno pravi glava 16 i formiraju urezi 18 u koje se može staviti pokretač 34. Urez 18 ima centralni deo 20 i više radijalno izvedenih krakova 22. Urez na Slici 1 napravljen je tako da svaki krak 22 ima jedan zid 24 za uvrtanje (pod pretpostavkom daje navoj 14 desni) i zid 26 za odvrtanje. Zid 24 za uvrtanje i zid 26 za odvrtanje po mogućstvu treba da budu izvedeni da budu vertikalni, definišući ili bar približno podražavajući cilindričnu površinu paralelnu uzdužnoj osi pričvršćivača 10. Zidovi 24 za uvrtanje i 26 odvrtanje i druge površine ureza 18 mogu se formirati tako da formiraju određeni pozitivni nagib, odnosno, oni mogu da odstupaju neznatno u pravcu sa dna ka vrhu ureza. Na primer, pozitivni nagib od oko 6° ne bi trebalo da ima negativno dejstvo na sposobnost ovog sistema prenosa obrtnog momenta u mnogim primenama. Dno ovog ureza može da se definiše konusnim zidom 28 dna. Radijalno spoljašnji zid svakog kraka 22 može da se oblikuje da obezbedi glatko zakrivljeni prelaz između zida 24 za uvrtanje i zida 26 za odvrtanje. Ovaj urez 18 takode poseduje i unutrašnji prelazni zid 32 između zida 24 za uvrtanje jednog kraka 22 i zida 26 za odvrtanje susednog kraka 22. Treba razumeti da ovaj pronalazak može da se inkorporira u pričvršćivače sa navojem u širokom spektru konfiguracija koje imaju ureze s jednim ili više krakova na kojima je obezbeđen po jedan ili više zidova 24, 26 za uvrtanje ili odvrtanje sa spiralno oblikovanim segmentom.

Slika 2 pokazuje pokretač 34 konstruisan da se upakopča u višekraki spiralni urez 18 prikazan na slici 1. Može se smatrati da pokretač 34 poseduje telo 36 i višekraki vrh 38 na kraju tog tela 36.

Vrh 38 ima centralni deo 42 od koga zrači više krakova 40. Po mogućstvu centralni deo 42 oblikuje se tako da kada se pokretač 34 sasvim ukopča u urez 18, ostane odredjena praznina između centralnog dela 42 i zida 28 na dnu ureza 18. Može se smatrati da svaki od ovih krakova 40 poseduje jedan zid 46 za uvrtanje ijedan zid 48 za odvrtanje.

Iako se smatra da većina, ali ne nužno i sve primene koriste višekraki urez i pokretač, princip ovog pronalaska može da se ilustruje i razume i samo pozivanjem na pojednostavljeno telo s jednim krakom koje je prikazano dijagramski i u uvećanju na Slikama 3 i 4. Glava 16 pričvršćivača koja je prikazana na crtežu, ima urez 18A sa jednim krakom koji definiše zid 24A za uvrtanje i zid 26A za odvrtanje (ako je pričvršćivaČ s desnim navojem). Radi lakšeg objašnjavanja zid 26A za odvrtanje formira se u spiralnoj konfiguraciji tako da njegov presek sa jednom ravni pod pravim uglom u odnosu na osu 44 pričvršćivača definiše spiralu. Zid 24A za uvrtanje prikazuje se kao pretežno ravan, i širi se u načelno radijalnom pravcu od inicijalne tačke ka spoljašnjem kraju spirale. Pokretač 34A se prikazuje u preseku koji je napravijven duž ravni normalne na osu 44 pričvršćivača na gornjoj površini glave 16 pričvršćivača 10. Može se smatrati da pojednostavljni pokretač 34A s jednim krakom ima zid 46A za uvrtanje i zid 48A za odvrtanje od kojih su oba suštinski ista u poprečnom preseku i svom geometrijskom obliku sa zidom 24A za uvrtanje i zidom 26A za odvrtanje ureza 18A. Zid 48A za odvrtanje pokretača 34A oblikovan je tako da definiše suštinski istu spiralu kao stoje ona u urezu 18A zida 26A za odvrtanje. Bar taj deo vrha pokretača 34A koji se uvlači u urez koji je definisan svojim zidovima ima zidove 46A, 48A koji su orijentisani paralelno da odgovarajućim zidovima 24A, 26A tog ureza 18A. Ovaj pokretač 34A je dimenzionisan tako da odgovara urezu 18A, odnosno da kada se uvuče u urez može da postoji prilično veliki zazor 50 između odgovarajućih zidova pokretača i ureza. Zazor 50 između ureza i pokretača je prilično veliki i treba ga odabrati tako da se obezbedi da pokretač 34A može lako da se uvuče u urez 18A i iz njega izvadi u širokom spektru uslova rada, uključujući i prisustvo zagađivača, koroziju ili slično u samom urezu 18A.

Slika 4 predstavlja shematski prikaz pokretača 34A i ureza 18A sa Slike 3 gde je pokretač 34 A rotiran u pravcu suprotno od kretanja kazaljke na satu da bi ukopčao spiralni zid 48A za odvrtanje pokretača 34A sa približno paralelnim spiralnim zidom 26A za odvrtanje ureza 18A.

Sa slike 4 može se videti da kada se pokretač 34A rotira da zahvati svojom spiralnom powšinom spiralnu rx>vršinu ureza, zazor 50 između spiralnih zidova pokretača 48A za odvrtanje pokretača 34A i ureza 18A potpuno je eliminisan, dok se zazor 52 između zida 46A za uvrtanje pokretača 34A i zida 24A ureza 18A povećava tako da definiše ugao 8 koji odgovara količini rotacije neophodnoj da se pokretač 34A rotira do punog ukopčavanja sa urezom 18A. Tako kada se pokretač 34A rotira u pravcu smanjenja prečnika spirale, zazor 50 se eliminiše, a spirale površine se potpuno aktiviraju po širokoj površini. U skladu s ovim pronalaskom, spiralna kriva se odabira i orijentiše tako da se omogući prenošenje velikog obrtnog momenta. Idealno, potpuna spiralna površina pokretača 34A zahvata kompletnu spiralnu površinu ureza 18A istovremeno po suštinski velikoj dodirnoj površini. Ovakvim ukopčavanjem izbegava se stvaranje površina koncentrisanog visokog napona, raspoređujući aktivirano opterećenje široko i ravnomerno.

Treba razumeti da na povećanom šematskom prikazu jednog kraka koji je prikazan na Slikama 3 i 4, ova spirala počinje od svoje početne (inicijalne) tačke, koja je prikazana kao 54 na slici 4, i nastavlja se do svoje krajnje tačke, koja je pokazana kao 56 na Slici 4. U skladu sa ovim pronalaskom, dodirne površine pokretača 34A i ureza 18A su postavljene tako da odgovaraju više unutra rastavljenim delovima jer će više unutra postavljeni delovi prenositi veći deo aktivirane sile u vidu obrtnog momenta, dok više radijalno ka spolja usmerena sila neće doprinositi pokretanju pričvršćivača Prema tome, kao što se može videti sa slike 4, više radijalno ka unutra postavljeni deo spirale, kao stoje to, na primer, prikazano sa segmentom 58 spirale, prenosiće više aktivirane sile u vidu obrtnog momenta nego što će to raditi više radijalno ka spolja postavljeni deo spirale prikazano segmentom 60, spirafe gde je suštuisiatveći deo aktivirane sile usmeren u pravcu radijalno ka spolja a suštinski manji kao obrtna sila.

Važan aspekt ovog pronalaska je da se spiralno izvedeni zidovi rasporede tako da se delovi spirale koji su radijaljno ka unutra više koriste. Tako, u praktičnoj primeni, jedan pričvršćivač koji je napravljen u skladu sa ovim pronalaskom koristio bi segment 58 dok segment 60 ne bi bio korišcen. Spiralne površine su orijentisane u odnosu na uzdužnu osu 44 pričvršćivača 10A tako da veći deo obrtne sile koja se aktivira preko pokretača 34A pričvršćivača 10A služi da se rotira pričvršćivač 10A, umesto da se aktivira radijalna spoljašnja sila.

Kao Što je prikazano, prenos obrtne sile u pravcu odvrtanja bio bi veći od onoga koji bi se aktivirao kada se uvrće u pravcu kretanja kazaljke na satu. U skladu s ovim pronalaskom, orijentacija spiralnih površina može da se menja da se obezbedi željena proporcija između sposobnosti da se pričvršćivač 10A uvrće ili odvrće, zavisno od praktične pri mene pričvršćivača.

Na slici 5 prikazana je u polarnim koordinatama, idealna spirala koja ima poželjne karakteristike za korišćenje u ovom pronalasku u tom smislu da može da se orijentiše u odnosu na osu rotacije koja odgovara uzdužnoj osi 44 pričvršćivača sa navojem i da, kada se rotira, za ugao 6 ostaće paralelan i udaljen od nerotirane spirale. Kao što je prikazano na Slici 5, idealna spirala je pokazana na položaju A, kada se rotira oko ugla 9 do položaja B, ostaće paralelna sa položajem A, ali će biti udaljena od položaja A za prazninu C. Iako će se veličina praznine C povećavati kako se povećava ugao 0 za svaki dati ugao 9 ova praznina C ostaje konstantna za dužinu spirale. Geometrija konstantne spirale definiše se sledećom jednačinom, koja se izražava u polarnim koordinatama:

je 0 = ugao rotacije (u radijanima) linije koja prolazi kroz krivu na nekoj udaljenosti r od ose 44 rotacije,

Ri = početni poluprečnik meren od ose 44 rotacije do početne tačke spirale, i R = poluprečnik spirale pri uglu G rotacije takođe meren od ose 44 rotacije.

Iz gore navedenog sledi da kada se pokretač ukopča s pokretan im zidovima stvarajući konstantnu spiralnu prazninu i kada se pokreće da aktivira spiralne zidove 26A ureza 18A, spiralni zid 48A pokretača 34A će zahvatiti u celini i istovremeno, odgovarajući spiralni pokretani zid 26A na urezu 18A. Treba razumeti da, kako je opisano gore u vezi sa Slikom 4, grafikon u polarnim koordinatama sa Slike 5 služi prosto da ilustruje idealnu spiralu u kojoj je zazor 50, između rotiranih pozicija spirale konstantan tako da se spirala može smatrati paralelnom.

U skladu s ovim pronalaskom, spiralna površina (površine) na pokretanom zidu kraka ureza locirana je tako daje početna (inicijalna) tačka 54 spirale radijalno odvojena od centralne ose 44 ureza 18A po radij usu Ri. U skladu s ovim pronalaskom, ovi delovi spiralnih površina koji su locirani bliže početnoj (inicijalnoj) tačci 54 prenosiće veći deo primenjenog obrtnog momenta u pravcu koji će rotaciono pokretati pričvršćivač nego oni delovi koji su locirani više prema spolja. Površina spiralnog pokretača 34A i urezi 18A u koje se ukopčava pokretač 34A najefikasnije će prenositi obrtni moment konfigurisanjem onih površina koje odgovaraju delovima spirale koji su najbliže početnoj tačci 54 spirale. U skladu s ovim pronalaskom, zidovi koji prenose silu treba da budu zakrivljeni tako da odgovaraju onom delu spirale koji se širi od R=l na Slici 5 do ne više od oko R=3,5 (pokazano na tačci 62) i, još bolje, u okviru R=l do R=2. Ako se razmatra u smislu ugla kružnog luka koji se pruža nasprairis po želj'enom unutrašnjem delu ove spirale, ovaj ugao uvek može da ostvari, maksimalno, oko 125°, ili još bolje oko 90° ili manje, najbolje oko 45° ili manje.

Slike 6 i 7 su dijagrami sile i pokazuju komponente sile koje deluju na proizvoljnoj tačci duž zakrivljene površine ukopčanog pokretača 34B i zidova ureza 18A. SKka 6 prikazuje dijagram sile za prikazani pronalazak. Slika 6 pokazuje pokretač 34B koji ima zid 48B za odvrtanje koji je u dodiru duž zakrivljene površine 68 sa zidom 26B za odvrtanje na urezu 18 glave 16B pričvršćivača. Slika 6 predstavlja šematski, vektore sile kada se obrtna sila aktivira u pravcu suprotnom od kretanja kazaljke na satu, kako je prikazano strelicom 70, oko ose 44B pričvršćivača. Na odabranoj tačci 72 koja nas interesuje, pokretač 34B aktivira silu 74 na površinu ureza 26B u pravcu koji je normalan na dodirnu površinu 68.

Normalna sila 74 razlaže se u komponentu 76 koja ostvaruje samo obrtnu silu na pričvršćivač i drugu komponentu 78 koja proizvodi pritisak radijalno prema spolja, ali ne obrtnu silu. Uz to, normalna sila 74 ima za posledicu razvoj frikcione sile 80 koja je usmerena duž tangente 82 na dodirnu površinu 68. Frikciona sila 80, za uzvrat, razlaže se u komponentu 84 koja je dodata komponenti obrtne sile 76 i drugoj komponenti 86 koja joj se suprotstavlja i oduzima se u odnosu na radijalnu spoljašnju komponentu 78. Veličina frikcione sile 80 u odnosu na normalnu silu 74 zavisi od koeficijenta trenja koji, naravno, varira zavisno od glatkoće površine, podmazanosti i materijala od koga je napravljen pričvršćivač. Koeficijent trenja može, na primer, da se kreće između 0,1 i 0,4, gde je koeficijent trenja od 0,4 izabran pri razvijanju dijagrama sile sa Slika 6 i 7.

Tako, Slika 6 prikazuje da sa geometrijom pokretačkih i pokretanih zidova predstavljenog pronalaska, obrtna sila se proizvodi prvenstveno komponentom normalne sile 74, čak i pri visokom koeficijentu trenja, koji je pretpostavljen za svrhe ovog prikaza. Sposobnost prenošenja obrtnog momenta pričvršćivača koji predstavlja ovaj pronalazak ne zavisi, ni u kakvoj znatnijoj meri, od vektorske komponente 84 sile trenja.

Slika 7 predstavlja dijagram sile sličan onome sa Slike 6, ali koji odslikava dejstvo zakrivljene dodirne površine 68' koja je orijentisana tako da tangenta 82' na zakrivljenoj dodirnoj površini 68' u tačci 72' bude orijentisana više upravno na radijus opisan iz ose vijka 44B' na tačku 72'. Takav sklop je tipično prikazan onim što je opisano u patentu Bredšoa br. 2,248,695. Iz poređenja Slike. 7 sa Slikom 6, biće očigledno da prethodna konfiguracija ima za posledicu suštinski veće radijalno opterećenje ka spolja na glavu 16B pričvršćivača, što se dokazuje razlikama u dužini vektorskih komponenti 78' i 86', i prvenstveno zavisi od promenljivog i često nepredvidljivog fenomena trenja za izazivanje obrtnog momenta. Pouzdanost prethodne varijante trenja je očigledna kada se uporede relativni doprinosi komponente 84' trenja sa komponentom 76'. Iz gore navedenog, može se videti da linija upravna na tangentu spiralnog segmenta pravi ugao na radijus sa uzdužne ose do tačke tangente koja predstavlja stepen do koga će sila koja se prenosi pokretačem 34A preneti u vidu obrtnog momenta na pričvršćivač.

U ovom predloženom pronalasku, taj ugao ne bi trebalo da bude manji od 17°, a po mogućstvu znatno veći od 17° . Među značajnijim ciljevima predloženog pronalaska jeste i da se obezbedi pokretački sistem kojim bi se visoki obrtni momenat mogao preneti sa pokretača na pričvršćivač sa smanjenim rizikom od popuštanja ili pucanja glave vijka i bez značajnijeg oslanjanja karakteristike trenja.

Slike 8A-8E prikazuju šematski ureze u glavama pričvršćivača koji odlikuju ovaj pronalazak i imaju dva do šest krakova 22A-22E. U ovim prikazima, urezi su oblikovani tako da imaju spiralno oblikovane konture na zidovima za odvrtanje da bi se omogućilo veće iskorišćenje obrtne sile u pravcu za odvrtanje nego u pravcu za uvrtanje. Na ovim šematskih prikazima, prikazano je da su zidovi za uvrtanje uglavnom ravni, iako treba razumeti da i zid za uvrtanje može da bude bilo kog oblika, uključujući i spiralni oblik u skladu s ovim pronalaskom.

Slike 9A-9D prikazuju primenu ovog pronalaska kod dvosmernog spiralnog pogonskog sistema prilagođenog da razvije suštinski istu obrtnu silu i u pravcu uvrtanja i odvrtanja (instaliranja i skidanja). U ovim prikazima, zidovi za odvrtanje i zidovi za uvrtanje jednog ili više krakova imaju spiralne konture usmerene u suprotnom pravcu da bi se obezbedile karakteristike u skladu s spiralno oblikovanim zidovima pokretača i u pravcu uvrtanja i u pravcu odvrtanja. U ovim prikazima, prikazanim na Slikama 9A-9D, zidovi krakova za uvrtanje i odvrtanje mogu da budu u suštini slike u ogledalu jednih i drugih.

Slike 10A i 10B prikazuju višekraki pokretački sistem a kraci (tri su prikazana na Slike 10A i 10B prikazuju višekraki pokretački sistem a kraci (tri su prikazana na slikama) poseduju spiralne pokretačke zidove i u smeru uvrtanja i u smeru odvrtanja Jedan od pokretačkih zidova u svakom kraku ima veću sposobnost prenošenja obrtnog momenta od drugih. Primeri prikazani na Slikama 10A i 10B obezbešuju veći kapacitet za obrtni momenat u pravcu odvrtanja jer pokretački zidovi za odvrtanje imaju veću dužinu luka i odgovarajuću povšinu nego pokretački zidovi za uvrtanje. Budući da se sile prenose na ravan veće površine u pravcu za odvrtanje, u tom pravcu se može primeniti i veća obrtna sila

Iako ovaj pronalazak najefikasnije može da se primenjuje s konstantnom spiralom zazora kako je opisano gore, neki sistemi mogu da se naprave tako da poseduju spirale koje se razlikuju u nekoliko od najpoželjnije suštinski konstantne spirale praznog prostora, a da i dalje budu značajno superiorni u odnosu na prethodne sisteme. Slike 11A i 11B prikazuju primer takvog ureza i pokretača 34F gde urez poseduje četiri kraka 22F, a svaki ima pokretački zid 26F za odvrtanje izveden tako da ima konstantnu spiralu zazora i jedan pokretački zid 24F za uvrtanje koji ima drugačiju konfiguraciju spirale koji je orijentisan u pravcu veće proporcije sile od pokretača do ureza u pravcu u kome se proizvodi obrtni moment Prelazi 90, 90', 92, 92' površina za uvrtanje i odvrtanje na svakom od krakova pokretača i ureza mogu da se obliku ju u formi luka. Za sve ove primere, poželjno je da se obezbedi dovoljno veliki zazor 50, pogodan za svaku pojedinu primenu, između pokretačkih površina pokretača i odgovarajućih površina ureza.

Za razliku od prethodno korišcenih sistema gde ta suštinska praznina između omotača definisanog površinom pokretača i omotača ureza ima tendenciju da uveća visoku koncentraciju pritiska na tačkama ili linijama dodira, ovaj pronalazak nije pod većim uticajem takvog većeg zazora jer je zazor ujednačen kako se spiralno izvedene pokretačke površine rotiraju po uglu 6 ovog zazora 50 do spoja sa odgovarajućim površinama spiralnog ureza. Na primer, zazor 50 reda veličine 0,002 do oko 0,004 inča između i oko omotača pokretača i omotača ureza ne bi trebalo da značajnije utiču na kapacitet sistema za obrtni momenat.

Dubina ovog ureza može da zavisi od oblika i dimenzija glave pričvršćivača i tela, materijala od koga je pričvršćivač napravljen kao i od drugih dimenzija ureza. Ova dubina treba da se izabere tako da zadrži adekvatnu jačinu glave pričvršćivača, posebno onih sa uglom od 100°, sa pljosnatim glavama pričvršćivača, kod kojih relativno plitka pljosnata glava tipično ostavlja malo materijala u koji može da prodre urez pre nego što se ugrozi jačina veze između glave i tela pričvršćivača. Tamo gde ovaj predloženi pronalazak može da se koristi da se obezbedi povećana sposobnost za obrtni moment koji proističe iz velike površine kontakta između pokretača i ureza, čak i kada je urez plitak, veliki pokretački obrtni moment može da se omogući i na takvim pričvršćivačima s pljosnatom glavom, a da se ne ugrozi jačina glave pričvršćivača.

Pokretači i urezi ovog pronalaska mogu da se proizvode konvencionalnom mašinom koja radi sa dva udarca. Ovaj udarac će tipično da obuhvati i telo i vrh koji uglavnom odgovaraju geometriji pokretača, kao što je prikazano na Slici 2. Zbog svojstvenih teškoća u proizvodnji ureza koji imaju savršeno vertikalne zidove, određeni pozitivni nagib u urezima u zidovima, verovatno reda veličine 1° mogu da nastanu, čak i u pokušaju da se naprave precizno vertikalni zidovi. Ovakvo blago zakrivljenje ne bi trebalo da značajnije utiče na performanse spiralno oblikovanog pokretačkog sistema-Štaviše, može biti poželjno da se napravi urez da namerno ima i veći pozitivni nagib, na primer, nagib zida se može povećati na oko 5° do 6° od vertikale, a da se time značajno ne smanji korist od ovog pronalaska. Mogu se obezbediti udari u skladu s konvencionalnim udarnim tehnikama kao što su one koje koriste kalupi za pužasto glodalo.

Pokretači u skladu s ovim pronalaskom mogu da se proizvode korišćenjem konvencionalnih tehnika, kao što je utiskivanje pokretača sa jednim ili više oblikovanih kalupa da se oblikuje željena forma kraka, ili, glodanje dela pokretača korišćenjem specijalno oblikovanih sekača.

Treba razumeti i da ovaj opis pronalaska ima za cilj samo da bude ilustracija ovog i drugih, primera, izmena i ekvivalenata koji mogu biti očigledni onima koji su obučeni u ovom zanatu, a da se ne udalje od duha samog pronalaska. Pošto smo ovako opisali ovaj pronalazak, ja patentnim pismom želim da zaštitim sledeće:

Claims (32)

1. Pričvršćivač s navojem, sa uzdužnom osom 44 i glavom 16, pri čemu se glava 16 formira tako da obuhvata površine koje se zahvataju pokretačem 34, raspoređene oko uzdužne ose 44, naznačen time, što ima najmanje jednu površinu koja je izvedena tako da definiše segment spirale koja ima početnu tačku (54) odmaknutu od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) za početni poluprečnik (Ri) i proteže se do spoljašnje krajnje tačke (56) na poluprečniku koji nije veći od 3,5 puta od početnog poluprečnika (Ri).

2. Pričvršćivač, prema zahtevu 1, naznačen time, što ima urez (18) sa centralnim delom (20)na jednom kraju pričvršćivača (10), a centralni deo (20) ima krake (22) koji se zrakasto šire iz centralnog dela (20), pri čemu je svaki krak (22) definisan parom bočnih zidova (24, 26), gde je najmanje jedan od bočnih zidova (24, 26) izveden tako da definiše pomenuti segment spirale.

3. Pričvršćivač, prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što svaki deo segmenta spirale ima tangentu takvu da linija normalna na nju obrazuje ugao sa poluprečnikom od uzdužne ose (44) do dodirne tačke koji je jednak ili veći od 17°.

4. Pričvršćivač, prema zahtevu 1, 2 ili 3, naznačen time, što spirala obuhvata spiralu sa konstantnim zazorom (50).

5. Pričvršćivač, prema zahtevu 4, naznačen time, stoje spirala definisana jednačinom 6 = ugao rotacije (u radijanima) zraka koji preseca krivu na udaljenosti R od ose (44) rotacije; Ri = početni poluprečnik meren od ose (44) rotacije do početne tačke (54) spirale i R = poluprečnik spirale pri uglu 6 rotacije, takođe meren od ose (44) rotacije.

6. Pričvršćivač, prema zahtevu 4, naznačen time, što se segment spirale definisan zidom (26) za odvrtanje proteže od početne tačke (54) do spoljašnje krajnje tačke 56) koja leži na poluprečniku koji je oko tri puta veći od početnog poluprečnika (Ri).

7. Pričvršćivač, prema zahtevu 3, naznačen time, što se segment spirale definisan zidom (26) za odvrtanje proteže od početne tačke (54) do spoljašnje krajnje tačke (56) koja leži na poluprečniku koji je dva puta veći od početnog poluprečnika (Ri).

8. Pričvršćivač, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što luk koji opisuje spiralni zid (26) za odvrtanje nije veći od 125°.

9. Pričvršćivač, prema zahtevu 8, naznačen time, što luk koji opisuje spiralni zid (26) za odvrtanje nije veći od 90°.

10. Pričvršćivač, prema zahtevu 8, naznačen time, što luk koji opisuje spiralni zid (26) nije veći od 45°.

11. rMčvršćivač, prema zahtevu 2, ili bilo kom od zahteva od 3 do 10, zavisnom od zahteva 2, naznačen time, što svaki krak (22) ima zid (24) za uvrtanje i zid (26) za odvrtanje i gde zid (26) za odvrtanje ima izvedenu spiralnu konfiguraciju.

12 Pričvršćivač, prema zahtevu 2, ili bilo kom od zahteva od 3 do 10, zavisnom od zahteva 2, naznačen time, Što svaki krak ima zid (24) za uvrtanje i zid (26) za odvrtanje i gde je zid (26) za odvrtanje izveden tako da obuhvata pomenutu spiralu.

13. Pričvršćivač, prema zahtevu 2, ili bilo kom od zahteva od 3 do 10, zavisnom od zahteva 2, naznačen time, što svaki krak (22) ima zid (26) za odvrtanje i zid (24) za uvrtanje i gde oba zida za odvrtanje i uvrtanje imaju pomenutu spiralnu konfiguraciju.

14. Pričvršćivač, prema bilo kom od zahteva od 11 do 13, naznačen time, što je jedan od zidova (24, 26) izveden tako da ima veću sposobnost prenošenja obrtnog momenta od drugog.

15. Pričvršćivač, prema zahtevu 14, naznačen time, što bočni zid sa većim obrtnim momentom obuhvata zid (26) za odvrtanje.

16. Pričvršćivač, prema bilo kom od zahteva od 11 do 13, naznačen time, stoje svaki od zidova (24) za uvrtanje i zidova (26) za odvrtanje izveden tako da ima u suštini isti obrtni moment.

17. Pričvršćivač, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što su zidovi (24,26) krakova (22) simetrični oko radijalne ravni koja se proteže od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) kroz krak (22).

18. Pričvršćivač, prema bilo kom od zahteva od 1 do 16, naznačen time, što su zidovi (24,26) krakova (22) simetrično raspoređeni oko radijalne ravni koja se proteže od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) kroz krak (22).

19. Pričvršćivač zajedno sa pokretačem, prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time, što pokretač (34) ima pogonske površine koje zahvataju površine pričvršćivača (10), pri čemu su pogonske površine pokretača (34) paralelne sa odgovarajućim površinama pričvršćivača (10), ali imaju različitu veličinu poprečnog preseka tako da pokretač (34) zahvata glavu (16) pričvršćivača (10) uz zazor (50) između njihovih pogonskih površina koji dozvoljava ograničenu rotaciju pokretača (34) u odnosu na pričvršćivač (10), a spiralne površine pokretača (34) i pričvršćivača (10) su izvedene tako da omogućavaju znatan istovremeni kontakt dodirnih površina kad pokretač (34) rotira za ogao (8) u zahvatu sa odgovarajućim površinama pričvršcivačima (10).

20. Pričvršćivač i njegov pokretač, prema zahtevu 19, naznačen time što pokretač (34) ima telo (36) i vrh (38) formiran na kraju tela(36).

21. Pričvršćivač i pokretač, prema zahtevu 19 ili 20, naznačen time, što pokretač (34) ima spiralne pogonske površine definisane spiralom konstantnog zazora (50).

22. Pričvršćivač i pokretač, prema zahtevu 21, naznačen time, stoje spirala pogonskih površina definisana jednačinom: gde je: 6 = ugao rotacije (u radijanima) zraka koji preseca krivu na udaljenosti R od ose rotacije (44); Ri = početni poiuprečnik meren od ose rotacije (44) do početne tačke (54) spirale i R = poluprečnik spirale pri uglu rotacije 9, takođe meren od ose rotacije (44).

23. Pričvršćivač i pokretač, prema zahtevu 22, naznačen time, što se krajnja tačka (56) nalazi na poluprečniku koji nije veći od trostrukog početnog poluprečnika (Ri).

24. Pričvršćivač i pokretač, prema zahtevu 23, naznačen time, što se krajnja tačka (56) nalazi na poluprečniku koji nije veći od dvostrukog početnog poluprečnika (Ri).

25. Pokretač za pokretanje pričvršćivača 10 sa udubljenom glavom 16, pri čemu pokretač 34 ima telo 36 i vrh 38 formiran ma kraju tela, a vrh 38 ima centralni deo 42 i krakove 40 koji se zrakasto šire iz centralnog dela 42 prema spolja, gde svaki krak ima zid 46 za uvrtanje i zid 48 za odvrtanje, naznačen time, što krakovi (40) koji su izvedeni tako da najmanje jedan od zidova (46) za uvrtanje i zidova (48) za odvrtanje definiše segment spirale koji ima početnu tačku (54) odmaknutu od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) za početni poiuprečnik (Ri) i proteže se do spoljnje krajnje tačke (56) na poluprečniku koji je više od 3,5 puta veći od početnog poluprečnika (Ri).

26. Pokretač, prema zahtevu 25, naznačen time, što deo segmenta spirale ima tangentu takvu da linija normalna na nju obrazuje ugao sa poluprečnikom od uzdužne ose (44) do tačke dodira koji je jednak ili veći od 17°.

27. Pokretač, prema zahtevu 25 ili 26, naznačen time, što spirale obuhvataju konstantni zazor (50).

28. Pokretač, prema zahtevu 25, 26 ili 27 naznačen time, stoje spirala definisana jednačinom: gde je: 0 = ugao rotacije (u radijanima) zraka koji preseca krivu na udaljenosti R od ose rotacije (44); R, = početni poluprečnik meren od ose (44) rotacije do početne tačke (54) spirale i R = poluprečnik spirale pri uglu rotacije 9, takođe meren od ose (44) rotacije.

29. Probojac za formiranje kraja glave 16 pričvršćivača 10 sa udubljenom glavom 16, pri čemu probojac ima telo sa čeonom stranom koja je izvedena tako đa formira 1 definiše spoljašnju konturu glave 16; vrh integrisan u teto koji se proteže sa čeone strane, pri čemu vrh ima središnji deo i krake koja se iz središnjeg dela zrakasto šire ka spolja, a svaki krak ima površinu izvedenu tako da formira zid 24 za uvrtanje i zid 26 za odvrtanje, naznačen time, što ima krake (22) koji su izvedeni tako da najmanje jedan od zidova (24) za uvrtanje ili zidova (26) za odvrtanje definiše segment spirale koji ima početnu tačku (54) odmaknutu od uzdužne ose (44) pričvršćivača (10) za početni poluprečnik (Ri) i proteže se do spoljašnje krajnje tačke (56) na poluprečniku (Ri) koji nije veći od 3,5 puta od početnog poluprečnika (Ri).

30. Probojac prema zahtevu 29, naznačen time, što deo segmenta spirale ima tangentu takvu da linija normalna na nju obrazuje ugao sa poluprečnikom od uzdužne ose (44) do tačke dodira koji je jednak ili veći od 17°.

31. Probojac prema zahtevu 30, naznačen time, što spirala obuhvata spiralu sa konstantnim zazorom (50).

32. Probojac prema zahtevima 29,30 ili 31, naznačen time, štojespirala definisana jednačinom: gde je: 9 = ugao rotacije (u radijanima) radijala koji preseca krivu na udaljenosti Rod ose rotacije (44); Ri = početni poluprečnik meren od ose (44) rotacije do početne tačke (54) spirale i R = poluprečnik spirale pri uglu rotacije 9, takođe meren od ose (44) rotacije.