Гвинтовий елемент

Реферат: Винахід стосується гвинтового елемента (1), який містить нарізний стрижень (2), виконаний на одному кінці хвостовика вістря (4) гвинта, і виконану на протилежному кінці стрижня головку (5) гвинта, забезпечену заглибленням (7) для прикладання зусилля, і різь (12) гвинта, яка проходить по нарізному стрижню (2) і вістрю (4) гвинта. Вістря (4) гвинта, якщо дивитися в напрямку (Z) загвинчування, має передню першу, звужувану в напрямку кінця гвинтового елемента, ділянку (4а) вістря і прилеглу до неї другу ділянку (4b) вістря з багатокутним, якщо дивитися в поперечному перерізі, поперечним перерізом, діаметр (dh) огинальної окружності якого більший, ніж діаметр (dk) стрижня першої ділянки (4а) вістря. Перша ділянка (4а) вістря має круглий поперечний переріз. На переході між першою ділянкою (4а) вістря і другою ділянкою (4b) вістря на другій ділянці вістря виконана щонайменше одна торцева кромкова поверхня (9), спрямована радіально до центральної осі (Х-Х) гвинта в напрямку збільшення діаметра, яка закінчується в кутовій точці (15) багатокутного поперечного перерізу, що лежить на огинальній окружності другої ділянки (4b) вістря. Різь гвинта виконана на першій і другій ділянці (4а, 4b) вістря (4) гвинта, яка проходить без переривання. UA 109086 C2 (12) UA 109086 C2 UA 109086 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується гвинтового елемента згідно з обмежувальною частиною п. 1 формули винаходу. Подібний гвинтовий елемент описаний в ЕР 0869287 В1. Такого роду гвинтовий елемент служить, зокрема, для загвинчування в різні матеріали, такі, як дерево і пластмаса, причому без попереднього свердління отвору під різь. Гвинтовий елемент вгвинчується безпосередньо в даний матеріал, при цьому ефект проштовхування досягається в той час, як нарізне вістря проникає спочатку в матеріал. Різь, що проходить до переднього в напрямку загвинчування кінця, діє подібно вістрю, що врізається, щоб досягати хорошого урізування і проникнення гвинтового елемента з низьким осьовим зусиллям тиску, тобто в основному тільки за рахунок обертання. У відомого гвинтового елемента область із багатокутним поперечним перерізом стрижня повинна завжди поширюватися до кінцевого переднього кінця нарізного вістря. Крім того, багатокутний поперечний переріз стрижня повинен мати опукло вигнуті бічні поверхні, а також кути, які також можуть бути закруглені. Кути багатокутника лежать на одній огинальній окружності, діаметр якої може бути меншим або дорівнювати, зокрема, дорівнювати діаметру циліндричного стрижня нарізного стрижня. При цьому за допомогою відомого з'єднувального елемента повинно значною мірою забезпечуватися запобігання утворенню зазору при загвинчуванні, при цьому самосвердлувальна дія з'єднувального елемента основана на тому, що нарізне вістря внаслідок багатокутного поперечного перерізу стрижня вдавлюється в матеріал, при цьому радіальна витісняюча дія досягається за рахунок моментів, які збільшуються і зменшуються при обертанні. Однак у цього відомого гвинтового елемента, зокрема, при загвинчуванні в тверду деревину, внаслідок ефекту проштовхування багатокутного в поперечному перерізі вістря гвинта виникають явища розщеплення. Крім того, при вихідному загвинчуванні потрібне відносно високе осьове зусилля, щоб вістря гвинта врізалося різзю. В основі даного винаходу лежить задача додатково удосконалити подібний гвинтовий елемент відносно його властивостей, зокрема, значною мірою уникнути явищ розщеплення і додатково знизити осьові зусилля загвинчування. Відповідно до винаходу це досягається за допомогою ознак відмітної частини п. 1 формули винаходу. Завдяки комбінаторному поєднанню передньої, якщо дивитися в напрямку загвинчування, звужуваної ділянки вістря з прилеглою до неї радіально спрямованою кромкою торцевої поверхні, яка діє подібно до різальної або, відповідно, фрезерувальної кромки, і прилеглої до передньої ділянки багатокутної ділянки вістря і суцільному проходженню різі гвинта від передньої першої до прилеглої другої ділянки вістря гвинта, стає можливим, з одного боку, легке проникнення гвинта, а з іншого боку, різь, яка проходить суцільно, врізається відразу при проникненні передньої конічної області, а неперерване осьове прикладання зусилля за допомогою різі сприяє ефекту різання радіально спрямованої кромки торцевої поверхні багатокутної ділянки і, таким чином, забезпечує можливість легкого подальшого проникнення запропонованого винаходом гвинтового елемента в даний матеріал. Завдяки виконанню передньої ділянки, яка проходить конічно, з максимальним діаметром, який менший, ніж діаметр огинальної окружності прилеглої багатокутної ділянки, стає можливим легке проникнення в даний матеріал. Також завдяки цьому істотно зменшується ефект розщеплення. Відповідно до винаходу переважно, якщо передня, звужувана ділянка вістря виконана у вигляді гострого конуса і має кут при вершині конуса, який дорівнює від 10° до 40°, зокрема, 20°. При цьому доцільно, якщо часткова довжина конічної передньої ділянки вістря становить в межах від 0,8до 2,0-кратного кроку різі гвинта запропонованого винаходом гвинтового елемента. Запропонований винаходом варіант здійснення конічної ділянки нарізного вістря сприяє легкому проникненню запропонованого винаходом гвинтового елемента в даний матеріал внаслідок малого кута при вершині конуса і діаметра, зменшеного порівняно з діаметром стрижня гвинта. Прилегла до конічної ділянки багатокутна ділянка вістря має переважно діаметр огинальної окружності, який більший або дорівнює максимальному діаметру стрижня круглого в поперечному перерізі нарізного стрижня. Завдяки цьому досягається, що завдяки кромкам стрижня, виконаним на багатокутній ділянці вістря, які проходять переважно паралельно до центральної подовжньої осі, гвинтовий отвір, створений за допомогою передньої в напрямку загвинчування кромки торцевої поверхні, яка діє як різальна кромка, не може знову звужуватися внаслідок пружного відновлення даного матеріалу, в який вгвинчується запропонований винаходом гвинтовий елемент. Оскільки можливий матеріал, що пружно відновлюється, радіально проштовхується або, відповідно, видаляється кромками стрижня, що утворилися, то стрижень, який прилягає до багатокутної ділянки вістря гвинта без великого опору може проникати в посвердлений отвір, створений вістрям гвинта. 1 UA 109086 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Інші переважні варіанти здійснення містяться в залежних пунктах формули винаходу і пояснюються детальніше за допомогою прикладів здійснення, зображених на наступних кресленнях. Показано: фіг. 1: вигляд в перспективі запропонованого винаходом гвинтового елемента; фіг. 2: вигляд в перспективі гвинтового елемента згідно з фіг. 1, однак без різі гвинта; фіг. 3: подовжній переріз фіг. 2, однак без головки гвинта; фіг. 3а-фіг. 3с: вигляди перерізів по лініях перерізу А-А, В-В і С-С на фіг. 3; фіг. 4, фіг. 5 і фіг. 6: перерізи альтернативних варіантів здійснення багатокутної ділянки вістря запропонованого винаходом гвинтового елемента; фіг. 7: вигляд збоку запропонованого винаходом гвинтового елемента згідно з фіг. 1; фіг. 7а-фіг. 7с: переріз запропонованого винаходом гвинтового елемента по лініях перерізу А-А, В-В і С-С; фіг. 8: вигляд збоку гвинтового елемента згідно з фіг. 7, однак в положенні, повернутому відносно положення на фіг. 7 на 45°; фіг. 8а-фіг. 8с: зображення перерізів по лініях перерізу А-А, В-В і С-С на фіг. 8; фіг. 9: вигляд в перспективі іншого варіанта здійснення запропонованого винаходом гвинтового елемента; фіг. 10: вигляд в перспективі запропонованого винаходом гвинтового елемента згідно з фіг. 9, однак без різі гвинта. На різних фігурах креслення однакові частини завжди забезпечені одними і тими ж посилальними позначеннями. Відносно подальшого опису констатується, що винахід не обмежений цими прикладами здійснення і при цьому всіма або декількома ознаками описаних комбінацій ознак, більш того: кожна окрема часткова ознака вказаного або кожного прикладу здійснення також окремо від всіх інших в контексті описаних в зв'язку з ним часткових ознак самостійно, а також в комбінації з будь-якими ознаками іншого прикладу здійснення має значення для предмета винаходу. Запропонований винаходом гвинтовий елемент 1 містить, як зображений на фігурах, нарізний стрижень 2 і виконане на одному його кінці вістря 4 гвинта, а також на протилежному вістрю 4 гвинта кінці головку 5 гвинта, яка має місце 7 для прикладання зусилля поворотного інструмента. Головка 5 гвинта може бути, наприклад, виконана у вигляді потайної головки, круглої головки або плоскої головки, також головка 5 гвинта може мати форму циліндричного продовження нарізного стрижня 2. Місце 7 для прикладання зусилля може бути виконане у вигляді шліцьового, хрестового шліцьового або у вигляді внутрішнього місця для прикладання зусилля, наприклад, у вигляді внутрішнього шестигранника або внутрішньої зірочки, або ж, наприклад, у вигляді зовнішнього шестигранника на головці 5 гвинта. По нарізному стрижню 2 і по вістрю 4 гвинта проходить різь 12 гвинта. Різь переважно утворена ниткою 13 різі, яка проходить в формі гвинтової лінії, яка, наприклад, виконана трикутною в поперечному перерізі, див. фіг. 7, 8. Також в рамках винаходу передбачено, що запропонована винаходом різь 12 виконана у вигляді багатозахідної різі, наприклад, з двох розташованих по периметру зі зміщенням ниток різі в формі гвинтових ліній. Запропонована винаходом різь 12 гвинта переважним чином виконана у вигляді самонарізної або, відповідно, самоформувальної різі. Запропонована винаходом різь 12 може мати постійний крок різі або ж змінюваний крок різі по всій області різі. Запропонована винаходом різь 12 має максимальний діаметр dg різі, номінальний діаметр запропонованого винаходом гвинтового елемента, який в зображеному прикладі здійснення постійний в області нарізного стрижня, так що ніякої зміни діаметра різі в цій області немає. Крок запропонованої винаходом різі гвинта становить переважно від 40 % до 70 % від номінального діаметра dg запропонованої винаходом різі гвинта, причому для однозахідної різі. Вістря 4 гвинта складається відповідно до винаходу з двох ділянок 4а і 4b вістря, причому, якщо дивитися в напрямку Ζ загвинчування, передньої першої, звужуваної в напрямку кінця гвинтового елемента ділянки 4а вістря і другої ділянки 4b вістря, яка прилягає до нього. Ділянка 4b вістря має в поперечному перерізі, якщо дивитися перпендикулярно до подовжньої центральної осі Х-Х, багатокутний поперечний переріз свого стрижня з огинальною окружністю 14, яка проходить через кінці його багатокутника, з діаметром dh, див. фіг. ЗbЬ. Перша ділянка 4а вістря переважно виконана у вигляді гострого конуса, як зображено на фіг. 1, при цьому його кут α при вершині конуса може становити від 10° до 40°, зокрема, 20°, див. фіг. 3. Конічна перша ділянка 4а вістря має відносно центральної подовжньої осі Х-Х круглий поперечний переріз стрижня, який проходить перпендикулярно. Різь 12 гвинта проходить по всьому нарізному вістрю 4 різі, при цьому її радіальна висота різі до кінця конічної ділянки 4а зменшується до нуля. В області другої ділянки 4b вістря, яка в поперечному перерізі виконана багатокутною, різь 2 UA 109086 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 12 проходить по суті з постійною висотою різі, так що також в області ділянки 4b вістря різь 12 має номінальний діаметр dg різі, як і в області нарізного стрижня 2. (Згинальна окружність 14 багатокутної ділянки 4b вістря більша, ніж діаметр dk стрижня гвинта в області ділянки 4а вістря, див. фіг. 3. Відповідно до винаходу на переході між першою ділянкою 4а вістря і другою ділянкою 4b вістря на другій ділянці 4b вістря є щонайменше одна торцева кромкова поверхня 9, спрямована радіально до подовжньої центральної осі Х-Х, причому в напрямку збільшення діаметра, що закінчується в кутовій точці 15 багатокутного поперечного перерізу, яка лежить на огинальній окружності другої ділянки 4b вістря. Ця торцева кромкова поверхня 9, яка проходить радіально, утворює свого роду різальну або, відповідно, фрезерувальну кромку. У зображеному прикладі здійснення багатокутний поперечний переріз другої ділянки 4b вістря має чотири кутові точки 15, так що утворюються чотири торцеві кромкові поверхні 9, див. фіг. 2, причому по периметру запропонованого винаходом гвинтового елемента 1. Як, зокрема, видно з фіг. 1, різь 12 гвинта проходить по першій і другій ділянці 4а, 4b вістря без переривання, так що також в області торцевих кромкових поверхонь 9 виконана різь 12 гвинта. На фіг. 2, на якій зображений тільки стрижень гвинта запропонованого винаходом гвинтового елемента 1, причому цей стрижень гвинта зображений в області нарізного стрижня 2, а також в області нарізного вістря 4, виразно помітне утворення кромки 9 торцевої поверхні на переході від першої ділянки 4а вістря до другої ділянки 4b вістря. При цьому торцеві кромкові поверхні 9 проходять радіально до подовжньої осі Х-Х. Переважним чином огинальна окружність другої ділянки 4b вістря має діаметр dh, який більший або дорівнює максимальному діаметру ds стрижня круглого в поперечному перерізі нарізного стрижня 2. При цьому переважно, коли діаметр огинальної окружності другої багатокутної в поперечному перерізі ділянки 4b вістря по своїй осьовій довжині постійний. Як показано на окремих фігурах, діаметр гострої конічної першої нарізної ділянки 4а на її поверхні основи на переході між першою і другою ділянкою 4а, 4b вістря менший, ніж максимальний діаметр ds стрижня нарізного стрижня 2. Крім того, відповідно до винаходу передбачено, що різь 12 гвинта в області другої ділянки 4b вістря, а також на ділянці 2 стрижня має більший зовнішній діаметр dg, ніж максимальний діаметр dh огинальної окружності багатокутної ділянки 4b вістря. У зображеному прикладі здійснення різь 12 проходить по всій довжині нарізного стрижня 2. Також в межах винаходу передбачено, щоб різь 12 проходила не по всій довжині нарізного стрижня 2, а щоб, наприклад, між ділянкою різі нарізного стрижня 2 і головкою гвинта 5 була виконана ділянка стрижня, яка не має різі, так, щоб на нарізному стрижні 2 була тільки часткова різь. Крім того, відповідно до винаходу може бути переважно, якщо часткова довжина першої ділянки 4а вістря лежить в межах від щонайменше 0,8 до 2,0-кратного кроку s різі 12. Як, зокрема, видно на фіг. 3а-3с і 4-6, друга ділянка 4b вістря виконана багатокутною в поперечному перерізі таким чином, що вона утворює чотирикутник з чотирма кутовими точками 15. При цьому доцільно, якщо ці чотири кутові точки 15 лежать кожна на прямих g1, g2, які пересікаються, багатокутного поперечного перерізу, і які проходять ортогонально до центральної подовжньої осі Х-Х, і знаходяться кожна на однаковій відстані b від центральної подовжньої осі Х-Х. При цьому відповідно до винаходу доцільно, якщо в напрямку погляду в поперечному перерізі, сторони 22 стрижня, що з'єднують ці кутові точки 15, виконані увігнуто, як це, зокрема, видно на фіг. 6. Сторони 22 стрижня можуть також пройти прямолінійно. У зображених прикладах здійснення зображений чотирикутник як багатокутний поперечний переріз ділянки 4b вістря, але відповідно до винаходу може бути також вибраний трикутний поперечний переріз або поперечний переріз, який має більше чотирьох кутів. Переважно виконується поперечний переріз правильної форми. Кутові точки 15 окремих поперечних перерізів, які лежать одна за одною в подовжньому напрямку багатокутної в поперечному перерізі ділянки 4b вістря, лежать на прямих, які проходять паралельно до центральної подовжньої осі Х-Х, так що утворюються прямолінійні кромки 18 стрижня, і при цьому можуть мати додаткову фрезерувальну дію, коли відбувається зворотна деформація матеріалу, в який вгвинчується запропонований винаходом гвинтовий елемент 1. Як зображено на фіг. 6, багатокутний поперечний переріз ділянки 4b вістря може бути виконаний вісесиметрично відносно кожної з ортогональних прямих g1, g2. На фіг. 4 зображена відмінна від цього форма, при цьому сторони 22 стрижня або, відповідно, наслідкові з них бічні поверхні стрижня всієї ділянки виконані таким чином, що виходить асиметрія відносно ортогональних прямих g1, g2. На фіг. 4 зображений один з варіантів здійснення, в якому ділянки сторін, які вказують в напрямку обертання, які виходять від кожної кутової точки 15 або, відповідно, кромок 18 стрижня або, відповідно, бічні ділянки або, відповідно, ділянки поверхні проходять радіально круто в напрямку подовжньої осі Х-Х таким чином, що вони складають з кожною прямою, яка проходить 3 UA 109086 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 через кутову точку 15, гострий кут β