PL190332B1 - Element złączny samowiercący i samogwintujący - Google Patents

Abstract

1. Element zlaczny samowiercacy i sa- mogwintujacy, zwlaszcza wkret, z gwintowa- nym trzpieniem i zwezajaca sie az do ostrego konca gwintowana koncówka oraz z przebiega- jacym co najmniej czesciowo przez gwintowa- ny trzpien i gwintowana koncówke az do ostre- go konca majacym postac tworzacego linie srubowa wzniesienia jedno- lub wielozwojo- wym gwintem, przy czym gwintowana kon- cówka ma co najmniej na czesci swej osiowej dlugosci majacy w przyblizeniu ksztalt wypu- klego wielokata przekrój glówny, przy czym gwint jest utworzony z zewnetrzna krawedzia która, w rzucie osiowym, w obszarze gwinto- wanego trzpienia ma ksztalt kola o stalym pro- mieniu, a w obszarze gwintowanej koncówki ma ksztalt spirali, znam ienny tym , ze krawedz (8a) gwintu, w rzucie osiowym, w obszarze gwin- towanej koncówki (6) przebiega odbiegajac od ksztaltu wielokatnego przeboju glównego z male- jacym w sposób ciagly promieniem F IG . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element złączny samowiercący i samogwintujący, zwłaszcza wkręt, z gwintowanym trzpieniem i zwęzającą się az do ostrego końca gwintowaną końcówką oraz z przebiegającym, co najmniej częściowo przez gwintowany trzpień i gwintowaną

190 332 końcówkę az do ostrego końca mającym postać tworzącego linię śrubową wzniesienia jednolub wielozwojowym gwintem, przy czym gwintowana końcówka ma co najmniej na części swej osiowej długości mający w przyblizemu kształt wypukłego wielokąta przekrój główny, przy czym gwint jest utworzony z zewnętrzną krawędzią, która, w rzucie osiowym, w obszarze gwintowanego trzpienia ma kształt koła o stałym promieniu, a w obszarze gwintowanej końcówki ma kształt spirali.

Tego typu element złączny jest znany z niemieckiego opisu patentowego nr DE 33 35 092 Al Ten rodzaj elementów złącznych, zwłaszcza w postaci wkrętów, służy do bezpośredniego wkręcania w miękkie materiały, przede wszystkim materiały drewniane wszystkich typów, bez poprzedzającego wiercenia wstępnego otworu głównego. Wkręt wkręca się bezpośrednio w materiał, przy czym następuje zgniatanie materiału bez powstawania wiórów Wkręt jest wówczas osadzony w materiale łącznie z gwintowaną końcówką dzięki czemu cały gwint az do zakończenia bierze udział w zamocowaniu wkręta, powodując powstanie dużych momentów względnie sił, potrzebnych do jego wyjęcia Znany wkręt charakteryzuje się jednocześnie, wskutek falistego ukształtowania krawędzi gwintu, mniejszym momentem wkręcania, przy czym gwintowana końcówka działa za pomocą gwintu, przebiegającego az do ostrego końca, jak swego rodzaju narzędzie cierne Wkręt ten szeroko rozpowszechnił się w praktyce

W niemieckim opisie patentowym nr DE 195 32 874 Al opisany jest podobny element złączny, przy czym dodatkowo na zewnętrznej powierzchni końcówki znajduje się obszar krawędzi ciernych, rozciągający się wzdłuz wkręta co najmniej na części długości jego końcówki Obszar cierny powoduje nieznaczne powstawanie wiórów'.

Także w amerykańskim opisie patentowym nr US 3 246 556 przedstawiony jest samogwintujący, jednak me samowiercący, wkręt do cienkich blach, to znaczy do wkręcania w wywiercony uprzednio otwór główny (otwór pilotowy) W tym celu znany wkręt składa się z dwóch odcinków o zasadniczo różnym ukształtowaniu i działaniu, mianowicie z położonego od strony końcówki odcinka gwintującego oraz łączącego się z nim odcinka mocującego. Odcinek mocujący składa się z cylindrycznego trzpienia o kołowym i tworzącym limę śrubową gwincie Odcinek gwintujący ma natomiast przekrój w kształcie trójkąta równobocznego, przy czym w obszarze tym również zewnętrzna krawędź gwintu ma odpowiedni trójkątny przebieg Odcinek gwintujący służy wyłącznie do tego, by, przy stosunkowo małym momencie wkręcania, w wywierconym uprzednio w cienkiej blasze otworze głównym ukształtować bezwiórowo gwint, w którym następnie obsadza się tylko część gwintu odcinka mocującego Odcinek gwintujący nie bierze zatem udziału w mocowaniu, natomiast moment potrzebny do wyciągnięcia wkręta jest wyznaczony wyłącznie przez odcinek mocujący Z opisu nr US 3 246 556 nie można się mc dowiedzieć odnośnie do zastosowania tego znanego wkręta do materiałów z drewna i tworzyw sztucznych ani odnośnie do samowiercenia

Celem wynalazku jest opracowanie elementu złącznego, nadającego się szczególnie do bezpośredniego wkręcania w miękkie materiały, takie jak drewno, płyty wiórowe, materiały warstwowe i temu podobne, bez wstępnego wiercenia, zapewniając jednocześnie niewielki moment dociągania przy dużym momencie związanym z wyciąganiem wkręta

Element złączny samowiercący i samogwintujący, zwłaszcza wkręt, z gwintowanym trzpieniem i zwęzającą się az do ostrego końca gwintowaną końcówką oraz z przebiegającym co najmniej częściowo przez gwintowany trzpień i gwintowaną końcówkę az do ostrego końca mającym postać tworzącego linię śrubową wzniesienia jedno- lub wielozwojowym gwintem, przy czym gwintowana końcówka ma co najmniej na części swej osiowej długości mający w przyblizemu kształt wypukłego wielokąta przekrój główny, przy czym gwint jest utworzony z zewnętrzną krawędzią, która w rzucie osiowym, w obszarze gwintowanego trzpienia ma kształt kola o stałym promieniu, a w obszarze gwintowanej końcówki ma kształt spirali, według wynalazku charakteryzuje się tym, ze krawędź gwintu, w rzucie osiowym, w obszarze gwintowanej końcówki przebiega odbiegając od kształtu wielokątnego przekroju głównego z malejącym w sposób ciągły promieniem

Korzystnie, wielokątny, zwłaszcza w przyblizemu trój-, cztero- lub pięciokątny przekrój gwintowanej końcówki ma wypukłe wygięte powierzchnie boczne i/lub zaokrąglone naroża

Korzystnie, obszar o w przyblizemu wielokątnym przekroju rozciąga się az do ostrego końca gwintowanej końcówki tak, ze jego powierzchnia zmniejsza się w kierunku końca do zera

190 332

Korzystnie, gwintowana końcówka składa się z dwóch odcinków o różnych kątach wierzchołkowych, przy czym zwłaszcza kąt wierzchołkowy zawierającego ostry koniec odcinka jest większy niz kąt wierzchołkowy połączonego z nim odcinka

Korzystnie, pomiędzy, zwłaszcza w przybliżeniu cylindrycznym, gwintowanym trzpieniem i gwintowaną końcówką usytuowany jest odcinek przejściowy, przy czym odcinek przejściowy ma na całej swej osiowej długości stały przekrój, zwłaszcza przekrój odpowiadający w przyblizemu wielokątnemu przekrojowi łączącego się z nim obszaru gwintowanej końcówki.

Korzystnie, przekrój odcinka przejściowego wyznacza swymi narożami koło obwiedniowe, którego średnica jest mniejsza/równa, zwłaszcza jednak w przyblizemu równa, średnicy cylindrycznego trzpienia gwintowanego.

Korzystnie, zewnętrzna krawędź gwintu ma w obszarze odcinka przejściowego, w rzucie osiowym, kształt kołowy o stałym promieniu

Korzystnie, krawędź gwintu jest co najmniej w obszarze gwintowanej końcówki oraz korzystnie w łączącym się z gwintowaną końcówką odcinku gwintowanego trzpienia o długości zwłaszcza co najmniej jednego do dwóch pełnych zwojów ukształtowana faliście tak, ze zawiera ciąg grzbietów i dolin przy czym w obszarze dolin na zboczach gwintu znajdują się wgłębienia

Korzystnie, gwint ma kąt nachylenia zboczy wynoszący od 30 do 40°, zwłaszcza około 35°.

Korzystnie, stosunek danego przekroju głównego i odpowiedniej zewnętrznej średnicy gwintu wynosi około 0,6.

Ukształtowanie według wynalazku praktycznie całkowicie eliminuje powstawanie wiórów przy wkręcaniu

Samowiercące działanie elementu złącznego według wynalazku polega raczej na tym, ze gwintowana końcówka wciska się w materiał dzięki swojemu wielokątnemu przekrojowi głównemu, ponieważ rosnące i słabnące momenty powstające podczas obrotu, powodują dobre działanie zgniatające w kierunku promieniowym. W ten sposób osiąga się duzy moment potrzebny do wyjęcia wkręta (duza siła zamocowania), ponieważ po wkręceniu zgnieciony miękki materiał dopasowuje się kształtem i praktycznie przylega do wielokątnego przekroju, wskutek czego uzyskuje się właściwie połączeme kształtowe, a co najmmej siłowo-kształtowe. Z uwagi na mającą na całej długości kołowy względnie spiralny przebieg krawędzi gwintu, po wkręceniu gwintu, osadzonego w materiale razem z gwintowaną końcówką zapewniony jest duzy moment wyjmowania względnie duza siła wyjmowania wkręta Oznacza to, ze element złączny według wynalazku ma praktycznie tylko jeden odcinek mocujący, ponieważ również gwintowana końcówka bierze udział w zamocowaniu, przy czym jednak, dzięki szczególnemu ukształtowaniu gwintowanej końcówki, zapewniony jest również korzystnie niewielki moment wkręcania.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig 1 przedstawia część zakończeniową elementu złącznego, w znacznie powiększonym widoku z boku, fig 2 - element złączny z fig. 1, w przekroju w płaszczyźnie II-II, fig 3 - element złączny z fig. 1, w przekroju w płaszczyźnie III-III, a fig. 4 - element złączny z fig 1, w przekroju w płaszczyźnie IV-IV

Uwidoczniony na rysunku element złączny ma postać wkręta 1 z gwintowanym trzpieniem 2, zwęzającą się w przekroju az do ostrego końca 4, gwintowaną końcówką 6 oraz nie przedstawionym na fig 1 łbem, który może być zaopatrzony w szczelinę względnie szczelinę krzyzową lub temu podobne wybranie dla wkrętaka. Co najmniej na części gwintowanego trzpienia 2 oraz na gwintowanej końcówce 6 az do ostrego końca 4 przebiega jedno- lub kilkuzwojowy gwint 8 W przedstawionym przykładzie wykonania jest to gwint jednozwojowy, ukształtowany w postaci spiralnego wzniesienia na trzpieniu 2 i końcówce 6 Gwintowany trzpień 2 jest w zasadzie cylindryczny, to znaczy na całej długości ma w zasadzie stałą średnicę Gwintowana końcówka 6 może być bezpośrednio połączona z trzpieniem 2 W przedstawionym, korzystnym przykładzie wykonania wynalazku pomiędzy gwintowanym trzpieniem 2 i gwintowaną końcówką 6 usytuowany jest jednak osiowo odcinek przejściowy 10, który korzystnie ma na całej długości stały przekrój

Według wynalazku gwintowana końcówka 6 ma co najmniej na części swej osiowej długości w przyblizemu wielokątny przekrój główny Na fig 3 i fig 4 przedstawiono korzyst190 332 ny przekrój trójkątny z bocznymi powierzchniami 12 i narożami 14, przy czym korzystnie co najmniej powierzchnie boczne 12 są wygięte wypukłe, a naroża 14 są nieznacznie zaokrąglone. Jak widać na rysunku, przekrój ten ma zarys trójkąta równobocznego (foremnego). Alternatywnie w elemencie złącznym według wynalazku można również zastosować w zasadzie dowolne kształty wieloboczne, na przykład cztero- lub pięciokąty.

W korzystnym przykładzie wykonania gwintowana końcówka 6 ma całkowitą długość około 3 do 4, zwłaszcza 3 1 2, zwojów (skoków) gwintu. Korzystne jest przy tym, jeżeli gwintowana końcówka 6 składa się z dwóch odcinków 6a i 6b o różnych kątach wierzchołkowych α i β Korzystnie kąt wierzchołkowy α zawierającego ostry koniec 4 odcinka 6a jest przy tym większy niż kąt wierzchołkowy β połączonego z nim odcinka 6b Całkowita długość gwintowanej końcówki 6 jest przy tym tak podzielona, że odcinek 6a ma długość około 1 zwojów, zaś połączony z nim odcinek 6b ma długość około 2 zwojów..

Przekrój wspomnianego wyżej, korzystnego odcinka przejściowego 10 odpowiada w zasadzie przekrojowi połączonego z odcinkiem przejściowym 10 obszaru gwintowanej końcówki 6 (patrz fig. 2). Długość odcinka przejściowego 10 odpowiada korzystnie w przybliżeniu trzem pełnym zwojom gwintu Przekrój odcinka przejściowego 10 wyznacza korzystnie swymi narożami 14 koło obwiedniowe (nieprzedstawione na rysunku), którego średnica jest mniejsza lub równa, zwłaszcza jednak w przybliżeniu równa, średnicy cylindrycznego trzpienia gwintowanego 2.

Gwint 8 przebiegający w postaci spiralnego wzniesienia o ostrym, w przybliżeniu trójkątnym, przekroju ma zewnętrzną krawędź 8a, która według wynalazku jest kołowa, nie ma zatem przebiegu analogicznego do wielokątnego przekroju głównego, zaś w obszarze gwintowanej końcówki 6 ma kształt spirali o promieniu, zmniejszającym się wskutek kątów wierzchołkowych α, β (patrz fig. 3 i 4). W obszarze gwintowanego trzpienia 2 i ewentualnie odcinka przejściowego 10 zewnętrzna krawędź 8a gwintu ma, z uwagi na praktycznie stały przekrój, również stały promień, zatem w rzucie osiowym jest kołowa, jak to pokazano na fig 2.

W uwidocznionym na fig. 1, korzystnym przykładzie wykonania wynalazku krawędź 8a gwintu 8 jest co najmniej w obszarze gwintowanej końcówki 6, korzystnie jednak również w połączonym z gwintowaną końcówką 6 częściowym odcinku trzpienia 2 o długości zwłaszcza co najmniej jednego do dwóch pełnych zwojów, ukształtowana faliście tak, ze zawiera ciąg grzbietów 16 i dolin 18 (widzianych w kierunku promieniowym). Korzystnie w obszarze dolin 18, na zboczach gwintu 8 znajdują się osiowe wgłębienia 20 Wgłębienia te znajdują się na jednym zboczu lub, jak pokazano, na obu zboczach gwintu 8. To znane jako takie ukształtowanie przedstawione jest wyłącznie na fig. 1.

Korzystne jest ponadto, jeżeli gwint 8 jest odnośnie swej promieniowej wysokości względem danego przekroju głównego tak ukształtowany, ze stosunek pomiędzy przekrojem głównym d i odpowiednią średnicą zewnętrzną D gwintu 8 wynosi d = około 0,6 D. W przeciwieństwie do tego w typowych wkrętach do drewna i blachy wymiar d wynosi z reguły co najmniej 0,7 D. Wreszcie gwint 8 według wynalazku ma również specjalny profil_o kącie nachylenia zboczy γ w zakresie od 30 do 40°, zwłaszcza około 35°, podczas gdy znormalizowane wkręty mają kąt nachylenia zboczy równy 60°. Należy zauważyć, ze kąt nachylenia zboczy γ wydaje się na fig 2 do fig 4 nieco zbyt duży, ponieważ profil gwintu jest przecięty ukośnie do spiralnego przebiegu gwintu 8.

Przedmiot wynalazku nie jest ograniczony do przedstawionych i opisanych przykładów wykonania, lecz obejmuje także wszystkie wykonania mieszczące się w zakresie wynalazku.

190 332 —

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

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 Element złączny samowiercący i samogwintujący, zwłaszcza wkręt, z gwintowanym trzpieniem i zwęzającą się az do ostrego końca gwintowaną końcówką oraz z przebiegającym co najmniej częściowo przez gwintowany trzpień i gwintowaną końcówkę aż do ostrego końca mającym postać tworzącego linię śrubową wzniesienia jedno- lub wielozwojowym gwintem, przy czym gwintowana końcówka ma co najmniej na części swej osiowej długości mający w przyblizemu kształt wypukłego wielokąta przekrój główny, przy czym gwint jest utworzony z zewnętrzną krawędzią, która, w rzucie osiowym, w obszarze gwintowanego trzpienia ma kształt koła o stałym promieniu, a w obszarze gwintowanej końcówki ma kształt spirali, znamienny tym, ze krawędź (8a) gwintu, w rzucie osiowym, w obszarze gwintowanej końcówki (6) przebiega odbiegając od kształtu wielokątnego przekroju głównego z malejącym w sposób ciągły promieniem.
2. 2 Element złączny według zastrz. 1, znamienny tym, ze wielokątny, zwłaszcza w przybliżeniu trój-, cztero- lub pięciokątny przekrój gwintowanej końcówki (6) ma wypukłe wygięte powierzchnie boczne (12) i/lub zaokrąglone naroża (14).
3. 3 Element złączny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze obszar o w przybliżeniu wielokątnym przekroju rozciąga się az do ostrego końca (4) gwintowanej końcówki (6) tak, ze jego powierzchnia zmniejsza się w kierunku końca (4) do zera.
4. 4 Element złączny według zastrz. 1, znamienny tym, ze gwintowana końcówka (6) składa się z dwóch odcinków (6a, 6b) o różnych kątach wierzchołkowych (a, p), przy czym zwłaszcza kąt wierzchołkowy (a) zawierającego ostry koniec (4) odcinka (6a) jest większy niz kąt wierzchołkowy (β) połączonego z mm odcinka (6b).
5. 5 Element złączny według zastrz. 1, znamienny tym, ze pomiędzy, zwłaszcza w przyblizemu cylindrycznym, gwintowanym trzpieniem (2) i gwintowaną końcówką (6) usytuowany jest odcinek przejściowy (10), przy czym odcinek przejściowy (10) ma na całej swej osiowej długości stały przekrój, zwłaszcza przekrój odpowiadający w przybliżeniu wielokątnemu przekrojowi łączącego się z nim obszaru gwintowanej końcówki (6).
6. 6 Element złączny według zastrz 5, znamienny tym, ze przekrój odcinka przejściowego (10) wyznacza swymi narożami (14) koło obwiedniowe, którego średnica jest mniejsza/równa, zwłaszcza jednak w przyblizemu równa, średnicy cylindrycznego trzpienia gwintowanego (2)
7. 7. Element złączny według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, ze zewnętrzna krawędź (8a) gwintu (8) ma w obszarze odcinka przejściowego (10), w rzucie osiowym, kształt kołowy o stałym promieniu
8. 8 Element złączny według zastrz. 1, znamienny tym, ze krawędź (8a) gwintu (8) jest co najmniej w obszarze gwintowanej końcówki (6) oraz korzystnie w łączącym się z gwintowaną końcówką (6) odcinku gwintowanego trzpienia (2) o długości zwłaszcza co najmniej jednego do dwóch pełnych zwojów ukształtowana faliście tak, ze zawiera ciąg grzbietów (16) i dolin (18), przy czym w obszarze dolin (18) na zboczach gwintu znajdują się wgłębienia (20)
9. 9 Element złączny według zastrz 1, znamienny tym, ze gwint (8) ma kąt nachylenia zboczy (y) wynoszący od 30 do 40°, zwłaszcza około 35°
10. 10 Element złączny według zastrz 1, znamienny tym, ze stosunek (d D) danego przeboju głównego (d) i odpowiedniej zewnętrznej średnicy (D) gwintu wynosi około 0,6