УКОРОЧЕННЫЙ КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ЛОКАЛЬНО РЕГУЛИРУЕМОЙ ВЫСОТОЙ РЕЗЬБЫ
SHORTENED FASTENER WITH LOCALLY ADJUSTABLE THREAD HEIGHT

Область изобретения
Настоящее изобретение относится, по существу, к резьбовым крепежным элементам, таким как винты и болты и, более конкретно, к переходной резьбе на переднем конце спиральной линии резьбы.
Предпосылки
В патенте US 5,836,731 раскрывается крепежный элемент, защищенный от завинчивания с перекосом, и этот документ полностью включен в настоящее описание. На фиг. 1 показан вид сбоку известного крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом, в котором спиральная линия резьбы отличается от большинства резьб крепежных элементов тем, что спиральная линия имеет четыре последовательных контура, вместо стандартного контура резьбы на всей длине винтовой линии. Эти четыре контура включают (в перечислении от головки крепежного элемента к его переднему концу): (i) контур 10 стандартной, соответствующий ISO резьбы, которая проходит вокруг стержня крепежного элемента на большинстве витков спирали, и количество витков определяется необходимостью достижения требуемой функциональной длины резьбы; (ii) контур 20 переходной резьбы, прилегающий к стандартному контуру; (iii) контур 30, защищающий от завинчивания с перекосом, имеющий радиусный профиль, как описано в патенте US 5,836,731 и длиной приблизительно один полный виток спирали, и (iv) контур 40 витков начального зацепления, длина которого составляет от одной восьмой витка до нескольких витков спирали и задачей которого является направление спирали резьбы в сопряжение с ответной внутренней резьбой. В патенте US 9,644,664, полностью включенном в настоящее описание, описан контур витков 40 начального зацепления который улучшает защиту крепежного элемента от завинчивания с перекосом. В патенте США 6,561,741, полностью включенном в настоящее описание, описан контур 40 витков начального зацепления, улучшающий начальное зацепление для выравнивания крепежного элемента. Контур 40 витков начального зацепления также может иметь другие, менее идеальные профили. Крепежные элементы с защитой от завинчивания с перекосом и от фальшивой резьбы имеются на рынке под торговыми наименованиями MAThread и MATpoint.
Контур 20 переходной резьбы выполняет две главные функции: (i) формировать плавный переход между контуром 10 стандартной резьбы ISO и контуром 30, защищающим от завинчивания с перекосом, и (ii) не создавать помехи и не создавать неправильного контакта с внутренней резьбой во время свинчивания. Обе эти функции являются не структурными и не требуют стандартной резьбы с полной высотой.
Для выполнения первой функции контур 20 переходной резьбы имеет один конец, плавно переходящий в контур 10 стандартной резьбы ISO, и другой конец, плавно переходящий в радиальный профиль контура 30, защищающего от завинчивания с перекосом. Высота контура 30, защищающего от завинчивания с перекосом равна приблизительно половине высоты стандартного контура 10 резьбы ISO. Контур 20 переходной резьбы должен обеспечивать плавный переход между этими высотами резьб.
Для выполнения второй функции контур 20 переходной резьбы имеет уменьшающуюся на его длине высоту. На фиг. 2 показано сечение двух соседних резьб крепежного элемента по продольной оси стержня 14 крепежного элемента. Эти резьбы имеют стандартные части. Например, контур 10 стандартной резьбы ISO имеет впадины 11, боковые поверхности 12 и вершину 13, при этом угол боковых поверхностей 12 резьбы составляет приблизительно шестьдесят градусов. Боковые поверхности 12 являются плоскими и проходят от впадин 11 до вершины 13. Контур 10 стандартной резьбы ISO является самым высоким контуром резьбы с наружным диаметром 16 стандартной резьбы. Контур 30, защищающий от завинчивания с перекосом, имеет высоту, равную приблизительно половине высоты, имея наружный диаметр 36, поэтому между высотами резьб имеется разница 62. Контур 20 переходной резьбы должен определять переход не задевая внутреннюю резьбу охватывающего крепежного элемента, когда она входит в зацепление с контуром 40 витков начального зацепления и с контуром 30, защищающим от завинчивания с перекосом.
На фиг. 3A-3H приведена последовательность сечений контура 20 переходной резьбы, когда эта резьба огибает стержень 14 крепежного элемента. На этих чертежах прямая линия 61 проходит через вершины контура 20 переходной резьбы для иллюстрации постоянного уменьшения высоты по мере того, как спираль резьбы огибает стержень 14. Контур 20 переходной резьбы смешивается или сливается с контуром 10 стандартной резьбы ISO (см. фиг. 3A) и профилем 30, защищающим от завинчивания с перекосом (см. фиг. 3H). По мере того как уменьшается высота стандартного участка 21 контура 20 переходной резьбы, все большая и большая часть участка 22, защищающего от завинчивания с перекосом выступает для формирования боковых поверхностей 12 во впадинах 11. Контур 20 переходной резьбы сначала появляется как чуть более короткий профиль стандартной резьбы (см. фиг. 3B), где боковые поверхности 12 расположены под такими же углами, а ширина вершины 13 такая же, что и в контуре 10 стандартной резьбы ISO. Разница заключается в том, что этот профиль сдвинут вниз, поэтому резьба становится короче, а ширина между впадинами 11 уже. На фиг. 3D участок 21 стандартной резьбы еще больше сдвинут вниз так, что контур 20 переходной резьбы становится еще короче. Кроме того, при сдвинутом вниз стандартном участке 21 участок 22, защищающий от завинчивания с перекосом, вздувается для формирования боковых поверхностей рядом с впадинами 11. На фиг. 3E стандартный участок 21 сдвинут вниз еще дальше так, что контур 20 переходной резьбы становится еще более коротким и участок 22, защищающий от завинчивания с перекосом, образует еще большую часть боковых поверхностей 12 рядом с впадинами 11. На фиг. 3F участок 22, защищающий от завинчивания с перекосом доминирует, а стандартный участок 21 образует вершину в верхней части контура 20 переходной резьбы. На фиг. 3F контур 20 переходной резьбы аналогичен показанному на фиг. 3G за исключением того, что вершина стандартного участка 21, выступающая из верхней части участка 22, защищающего от завинчивания с перекосом, становится еще более коротким и узким. Важно, как показано на фиг. 3B-3G, что вершина 13 на верхней части стандартного участка 21 сохраняет одну и ту же ширину, а боковые поверхности 12 стандартного участка 21 сохраняют углы наклона.
На фиг. 4A-4H представлена последовательность сечений другого известного контура 20 переходной резьбы по мере того как он огибает стержень 14 крепежного элемента. Вместо сдвига стандартного участка 21 вниз, контур 20 переходной резьбы увеличивает углы боковых поверхностей 12 стандартного участка 21. Контур 20 переходной резьбы сначала появляется как немного более короткий профиль стандартной резьбы (фиг. 4B), где ширина вершины 13 равна ширине в контуре 11 стандартной резьбы ISO, но боковые поверхности 12 расположены под углом немного шире так, чтобы проходить до впадин 11. На фиг. 4C-4E контур 20 переходной резьбы укорачивается за счет сохранения ширины вершины 13 одинаковой, и более широкого наклона боковых поверхностей 12 на протяжении до впадин 11. На фиг. 4F высота контура 20 переходной резьбы продолжает укорачиваться так, что выпучивается участок 22 защиты от завинчивания с перекосом, образуя боковые поверхности на впадинах 11 и боковые поверхности 12 стандартного участка 21 расширяются для перехода в контур участка 22 защиты от завинчивания с перекосом. На фиг. 4G участок 22 защиты от завинчивания с перекосом доминирует, при этом имеется лишь небольшой выступ с вершиной 13 в верхней части, очень широкие боковые поверхности 12 переходят в контур 22 защиты от завинчивания с перекосом.
Известные контуры 20 переходной резьбы для осуществления такого перехода изменяются между наложенными контурами, показанными на фиг. 3B-3G и более плавно переходящими контурами, показанными на фиг. 4B-4G. Любая форма между этими контурами адекватна для выполнения функции перехода.
Вторая функция контура переходной резьбы, т.е. не допускать столкновения с внутренней резьбой при использовании, может выполняться с помощью высоты резьбы, которая никогда не бывает столь большой на протяжении всей длины резьбы, чтобы она могла сталкиваться с внутренней резьбой охватывающего крепежного элемента и/или заедать на ней во время торцевого биения охватываемого крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом. Уменьшение высоты по существу с линейной скоростью, по мере продвижения витка по спирали от полной высоты резьбы до резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, дает удовлетворительные результаты. Например, использовалась метрическая переходная резьба M8×1,5g с постоянной скоростью уменьшения высоты, равной прибл. 0,0015 мм на градус вращения спирали. На фиг. 3A-3H и 4A-4H прямая 61 проходит через вершины контура 20 переходной резьбы для иллюстрации постоянства уменьшения высоты по мере того, как спираль огибает стержень 14. Применялся контур 20 переходной резьбы с длиной от четверти витка (90 градусов) до одного с четвертью витка (450 градусов).
Краткое описание изобретения
Таким образом, существует потребность в улученном крепежном элементе с защитой от завинчивания с перекосом.
Согласно аспектам настоящего изобретения, предлагается крепежный элемент с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, содержащий: по существу круглый стержень, имеющий передний конец и конец, к которому прилагается крутящий момент, и множество наружных резьб, проходящих вокруг окружности стержня, при этом множество наружных резьб содержит: стандартную резьбу вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур стандартной резьбы, причем ширина и угол подъема стандартной резьбы обеспечивают возможность зацепления с соответствующей внутренней резьбой, причем наружный диаметр стандартной резьбы находится между нижним пределом наружного диаметра и верхним пределом наружного диаметра; переходную резьбу вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур переходной резьбы с шириной и углом подъема, аналогичным ширине и углу подъема стандартной резьбы, что позволяет обеспечивать зацепление с соответствующей внутренней резьбой; резьбу, защищающую от завинчивания с перекосом, проходящую вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом и наружный диаметр, выполненный с возможностью способствования выравниванию крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом относительно крепежным элементом с внутренней резьбой; и резьбу начального зацепления вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур резьбы начального зацепления, причем контур переходной резьбы имеет высоту, которая переходит от нижнего предела наружного диаметра стандартной резьбы к наружному диаметру резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается крепежный элемент с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, содержащий: по существу круглый стержень, имеющий передний конец, конец, к которому прилагается крутящий момент, и множество наружных резьб, проходящих вокруг окружности стержня, при этом множество наружных резьб содержит: стандартную резьбу вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур стандартной резьбы, определенный впадинами, плоской вершиной и плоскими боковыми поверхностями проходящими от впадин до вершины, и углом подъема резьбы, равным прибл. шестидесяти градусам, причем наружный диаметр стандартной резьбы находится между нижним пределом наружного диаметра и верхним пределом наружного диаметра; переходную резьбу, образующую непрерывную спираль со стандартной резьбой вокруг по меньшей мере части окружности стержня и содержащую контур переходной резьбы, определенный впадинами, плоской вершиной и плоскими боковыми поверхностями, проходящими от впадин до вершины и с углом подъема резьбы, равным прибл. шестидесяти градусам; резьбу, защищающую от завинчивания с перекосом, образующую непрерывную спираль с переходной резьбой вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, и наружный диаметр, выполненный с возможностью способствовать выравниванию крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом относительно крепежного элемента с внутренней резьбой; и резьбу начального зацепления, образующую непрерывную спираль с резьбой, защищающей от завинчивания с перекосом, вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющую контур резьбы начального зацепления, причем вершина конура переходной резьбы расширяется, а высота переходной резьбы уменьшается по мере того, как контур переходной резьбы переходит от контура стандартной резьбы к конуру резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предлагается крепежный элемент с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, содержащий: по существу круглый стержень, имеющий передний конец, конец, к которому прилагается крутящий момент, и множество наружных резьб, содержащих: стандартную резьбу вокруг по меньшей мере части окружности стержня и имеющая контур стандартной резьбы, определенный впадинами на минимальном диаметре, плоской вершиной на наружном диаметре, и плоскими боковыми поверхностями, проходящими от впадин до плоской вершины, имеющий ширину на среднем диаметре резьбы, и угол подъема, равный приблизительно шестидесяти градусам, причем наружный диаметр стандартной резьбы находится между нижним пределом наружного диаметра и верхним пределом наружного диаметра; переходную резьбу, образующую непрерывную спираль со стандартной резьбой вокруг по меньшей мере части окружности стержня и содержащую контур переходной резьбы, определенный впадинами, плоской вершиной и плоскими боковыми поверхностями, проходящими от впадин до вершины, и угол подъема, равный приблизительно шестидесяти градусам, и высоту, не превышающую нижний предел наружного диаметра контура стандартной резьбы, причем переходная резьба проходит на менее приблизительно пять восьмых витка (255 градусов) вокруг стержня; и резьбу, защищающую от завинчивания с перекосом, образующую непрерывную спираль с переходной резьбой вокруг по меньше мере части окружности стержня и имеющую контур резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, имеющей наружный диаметр, приблизительно равный среднему диаметру стандартной резьбы, причем контур резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, имеет форму, определяемую кривой, проходящей от кривой во впадине приблизительно до наружного диаметра.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание настоящего изобретения дает нижеследующее описание в сочетании с приложенным чертежами, где:
Фиг. 1 - вид сбоку известного охватываемого крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом.
Фиг. 2 - сечение стандартной резьбы и резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом охватываемого крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3A-3H - серия последовательных сечений контура переходной резьбы по мере ее продвижения вокруг стержня крепежного элемента от стандартной резьбы к резьбе, защищающей от завинчивания с перекосом.
Фиг. 4A-4H - серия последовательных сечений контура переходной резьбы по мере ее продвижения вокруг стержня крепежного элемента от стандартной резьбы к резьбе, защищающей от завинчивания с перекосом.
Фиг. 5 - продольное сечение резьбонакатной плашки и крепежного элемента с резьбой, защищающей от завинчивания с перекосом, обрабатываемого в резьбонакатной плашке.
Фиг. 6 - сечение резца для нарезания канавки для накатки резьбы в резьбонакатной плашке.
Фиг. 7A - сечение контура стандартной резьбы ISO накатываемой в канавке резьбонакатной плашки.
Фиг. 7B - сечение контура переходной резьбы, накатываемой в канавке резьбонакатной плашки.
Фиг. 8A и 8B - вид с торца и вид сбоку, соответственно, известного крепежного элемента с резьбой, защищающей от завинчивания с перекосом, имеющего длинную переходную резьбу.
Фиг. 9 - сечение контура переходной резьбы по настоящему изобретению.
Фиг. 10 - сечение трех витков резьбы крепежного элемента, накатываемых в трех соседних канавках резьбонакатной плашки для формирования стандартной резьбы, наружный диаметр которой находится на верхнем пределе наружного диаметра.
Фиг. 11A и 11B - виды с торца и сбоку охватываемого крепежного элемента с резьбой, защищающей от завинчивания с перекосом, по настоящему изобретению.
Фиг. 12A и 12B - виды с торца и сбоку охватываемого крепежного элемента с резьбой, защищающей от завинчивания с перекосом, по настоящему изобретению.
Фиг. 13A-13D - сечения переходной резьбы, взятые в положениях, показанных на фиг. 13E.
Фиг. 13E - вид с торца среза охватываемого крепежного элемента на контуре переходной резьбы.
Хотя в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения, и оно может принимать различные альтернативные формы, на чертежах показаны и подробно описаны конкретные иллюстративные варианты. Следует понимать, однако, что приведенное описание этих конкретных иллюстративных вариантов не ограничивает настоящее изобретение конкретными описанными формами, но изобретение охватывает все модификации и эквиваленты, определенные в приложенной формуле.
Подробное описание
Согласно идее настоящего изобретения можно создавать более короткие крепежные элементы, в которых сохраняется зацепление резьб и функциональность защиты от завинчивания с перекосом.
Аспекты настоящего изобретения относятся к проблеме "фиксированной" длины контура переходной резьбы на винтовой линии резьбы на крепежном элементе с защитой от завинчивания с перекосом. К аспектам настоящего изобретения относится и способ уменьшения длины контура переходной резьбы на винтовой линии резьбы на крепежном элементе с защитой от завинчивания с перекосом, сохраняя полную функциональность защиты от завинчивания с перекосом.
Длина контура переходной резьбы ранее считалась "фиксированной", поскольку переход высоты идеально может быть достигнут на расчетной длине хода по винтовой линии резьбы. На практике длина контура переходной резьбы больше, чем расчетная идеальная длина, поскольку невозможно получить эту идеальную длину, используя современные способы производства и изготовления. Эта аномальность вызвана двумя обстоятельствами; 1) применение самой резьбонакатной плашки должно иметь собственные допуски, и 2) использование процесса, который должен учитывать допуски на высоту резьбы.
Из-за этих ограничений канавка в резьбонакатной плашке, которая используется для формирования контура переходной резьбы на винтовой линии резьбы должна быть длиннее и глубже чем необходимо для формирования на крепежном элементе винтообразного уклона требуемой длины. Такая дополнительная длина канавки в плашке требует дополнительного "пространства" в плашке, которое теряется, поскольку не используется для достижения необходимого изменения высоты контура переходной резьбы, которую накатывает плашка во время накатки резьбы. По существу, более длинный чем нужно линейный переход в плашке приводит к более длинному спиральному переходу, сформированному на винтовой линии крепежного элемента.
Резьбонакатную плашку для крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом можно сформировать, используя стандартную резьбовую фрезу и прорезая последовательность линейных канавок в поверхности резьбонакатной плашки. Когда каждая индивидуальная фреза достигает определенной точки, ее режущая поверхность отводится от детали (плашки) с постоянной скоростью по мере того как фреза продолжает перемещаться по прямой поперек поверхности плашки. Прорезанная таким образом канавка в поверхности плашки является линейной на постоянной глубине на конечной длине, затем наклоняется вверх и выходит из плашки. Таким образом сформированный угол на дне канавки за счет отвода фрезы согласуется со скоростью роста, желаемого для контура переходной резьбы, формируемого в винтовой линии крепежного элемента, которую будет накатывать эта плашка. Скорость роста контура переходной резьбы показан на фиг. 3A-3H и 4A-4H линией 61, проходящей через вершины секций резьбы. Идеальный линейный угол на дне канавки плашки дает контур переходной резьбы, равный приблизительно три четверти витка (270 градусов) винтовой линии на длине, при накатке на крепежном элементе.
Наклонный участок канавок в плашке, который формирует контур переходной резьбы должен, фактически, быть длиннее и глубже, чем расчетная идеальная длина контура переходной резьбы из-за допусков самой резьбонакатной плашки и допусков на высоту резьбы. При наличии более длинных и боле глубоких канавок в плашке, эти канавки не полностью заполняются металлом при формировании вершины резьбы в их самых глубоких точках, и канавки являются более узкими чем стандартная полная резьба на всей длине подъема в плашке. Эти факторы участвуют в формировании контура переходной резьбы, который не имеет боковых поверхностей резьбы на той же ширине и полноте, что и у стандартной резьбы. В частности, на всей длине подъема в канавке плашки винтовая линия контура переходной резьбы, накатанная на крепежном элементе контуром плашки технически не способна зацепляться с боковыми поверхностями стандартной внутренней резьбы. Даже если требуемое изменение высоты может быть получено на требуемых трех четвертях витка (270 градусов) винтовой линии, контур переходной резьбы продолжается на некотором расстоянии за этой длиной как резьбы полной высоты, но с более узкими боковыми поверхностями по сравнению с полной стандартной резьбой. Поскольку основной задачей переходной резьбы является создание перехода от высоты стандартной резьбы ISO к высоте резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, контур переходной резьбы имеет некоторый участок на совей длине, на котором не требуется изменение высоты.
На чертежах показаны детали иллюстративных вариантов. Одинаковые элементы на чертежах представлены одними и теми же позициями.
На фиг. 5 показан вид сбоку в сечении резьбонакатной плашки 60 и крепежного элемента 50 с защитой от завинчивания с перекосом. Сечение проведено по центру резьбонакатной канавки 63 в резьбонакатной плашке 60. Для иллюстрации согласования между плашкой 60 и винтовой линией крепежного элемента, которою она накатывает, крепежный элемент 50 с защитой от завинчивания с перекосом показан с "выпрямленной" винтовой линией резьбы так, что и линейная канавка плашки, и нормально изогнутая вершина винтовой линии резьбы показаны как линейный подъем, а не изогнутая винтовая линия, которую в реальности видно крепежном элементе, прошедшем обработку такой плашкой. Канавка 63 накатки резьбы имеет участок 64 постоянной глубины и наклонный участок 65. Резьбонакатная канавка 63 переходит от участка 64 постоянной глубины в наклонный участок 65 в точке 66 перехода, а наклонный участок 65 заканчивается в конечной точке (не показана) на пересечении с прорезью профиля резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом. Участок 64 постоянной глубины резьбонакатной канавки 63 образует контур стандартной резьбы ISO на крепежном элементе 50 с защитой от завинчивания с перекосом. Наклонный участок 65 резьбонакатной канавки 63 образует контур 20 переходной резьбы на крепежном элементе 50 с защитой от завинчивания с перекосом. Длина наклонного участка 65 заходит за точку, где вершина достигает максимальной высоты 16 стандартной резьбы. Эта потерянная длина 68 резьбонакатной канавки "теряется", поскольку она не заполняется металлом при накатке, оставляя зазор 69. Следовательно, потерянная длина 68 не выполняет никакой иной роли, кроме создания пространства допуска для формирования сверхполной резьбы.
На фиг. 6 показан вид сбоку в сечении резца 70 для нарезания резьбонакатной канавки 63 в плашке 60. Чтобы резец 70 можно было использовать для нарезания участка 64 постоянной глубины в резьбонакатной канавке 63 плашки 60, как показано на фиг. 5, он должен иметь более длинную вершину по сравнению с резцом, предназначенным для нарезания резьбы номинальной формы, который будет иметь более короткую вершину 72. Далее, когда резец 70 постепенно подается для нарезания наклонного участка 65, резец 70 является слишком тонким для прорезания канавки 63 в плашке 60, достаточно широкой, чтобы формировать контур 10 стандартной резьбы ISO с полной шириной, до тех пор, пока его режущая кромка не достигнет максимальной глубины в плашке, где она режет участок 64 постоянной глубины. Таким образом весь наклонный участок 65 канавки 63 прорезается резцом 71, который слишком узок, чтобы сформировать контур 10 стандартной резьбы ISO полной ширины.
На фиг. 7A приведен вид сбоку в сечении контура 10 стандартной резьбы ISO, накатываемой плашкой 60. На фиг. 7B приведен вид сбоку в сечении контура 20 переходной резьбы, накатываемой плашкой 60. Для иллюстрации, профиль 17 стандартной резьбы на фиг. 7B наложен на плашку. Для сравнения, стандартный участок 21 контура 20 переходной резьбы, сформированный в переходной области плашки 60 является более узким на боковых поверхностях, че профиль 17 стандартной резьбы. Фактически, это значит, что длина полезной площади плашки, зарезервированной для роста переходной резьбы до ее пиковой высоты утеряна при накатке дискретной части переходной резьбы, пиковая высота 16 которой фактически находится в допустимом диапазоне высот вершины стандартной резьбы, но поскольку профиль слишком узок, этот участок на функционирует как полная резьба. Таким образом имеется длина винтовой линии резьбы, накатанная переходным участком плашки 60, между наклонным участком контура переходной резьбы и точкой, в котором резьбы достигает полной высоты и ширины, которая присутствует только благодаря применению известных средств производства. Эта длина переходной канавки плашки не нужна для подъема переходной резьбы, поскольку вершина резьбы достигает необходимой высоты, чтобы выполнить требование к минимальной высоте стандартной резьбы в первой части канавки, и последний участок переходной канавки формирует только контур переходной резьбы, который находится выше минимальной необходимо высоты и слишком узок, чтобы считаться полной резьбой.
На фиг. 8A и 8B показаны виды с торца и сбоку, соответственно, известного крепежного элемента 50 с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, имеющего длинный контур 20 переходной резьбы. Контур 10 стандартной резьбы ISO винтовой линии имеет полную ширину и высоту до первой точки 23 изменения, где начинается контур 02 переходной резьбы. Контур 20 переходной резьбы винтовой линии имеет первый участок 24, расположенный между точкой 23 изменения и второй точкой 25 изменения, где профиль резьбы имеет высоту выше минимально требуемой для полной стандартной резьбы, но ширину слишком малую, чтобы работать как полная стандартная резьба. На второй точке 25 изменения высота контура 20 переходной резьбы уменьшается до средней высоты стандартной резьбы. На втором участке 26 профиль винтовой линии уменьшается по высоте, достигая минимальной высоты стандартной резьбы в точке 27 изменения, но все еще остается слишком узким, чтобы работать как полная стандартная резьбы. Начиная от третьей точки 27 изменения контур 20 переходной резьбы начинает укорачиваться по высоте. На третьем участке 28 высота и ширина контура 20 переходной резьбы постоянно уменьшаются до четвертой точки 29 изменения. Четвертая точка 29 изменения обозначает коней контура 20 переходной резьбы и начало контура 30 резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом. Следует отметить, что участок 22 защиты от завинчивания с перекосом контура 30 резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом, демонстрирует, что конур 20 переходной резьбы слишком тонок, чтобы выполнять функцию полной стандартной резьбы на всей его длине, включая первый участок 24. До настоящего изобретения крепежные элементы с защитой от завинчивания с перекосом имели контур 20 переходной резьбы такой длины и содержали "слишком узкую" первую секцию 24 винтовой линии.
Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения эту "слишком узкую" длину контура 20 переходной резьбы можно устранить для получения более короткого крепежного элемента с защитой от завинчивания с перекосом. Для получения как можно более короткого полнофункционального крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, т.е. наименее дорогого, наиболее короткого, наиболее легкого и наиболее пакуемого крепежного элемента, эта "слишком узкая" длина контура 20 переходной резьбы может быть устранена. Конструкция крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом может быть основана на способе ограничения длины переходной резьбы, действительно необходимой для постепенного повышения до минимально приемлемой высоты вершины без бесполезного "слишком узкого" участка. Некоторые варианты настоящего изобретения содержат новый контур для использования на части винтовой линии крепежных элементов с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, что позволяет сократить длину переходной резьбы без отрицательного влияния на функции резьбы.
В некоторых вариантах настоящего изобретения предлагается новый контур переходной резьбы для крепежных элементов с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, что позволяет устранить лишнюю не функциональную длину винтовой линии из этого участка винтовой линии резьбы. Такие улучшения могут быть достигнуты путем переконфигурирования первого и второго участков 24 и 26 контура 20 переходной резьбы винтовой линии, показанной на фиг. 8A и 8B.
Эти две секции переходной винтовой линии изменяются путем переформирования каждой длины винтовой линии в полный контру резьбы стандартной ширины. Секции винтовой линии полной ширины должны иметь новую, переменную, и в то же время более строго контролируемую пиковую высоту. В частности, пиковая высота полностью находится в диапазоне величин приемлемой пиковой высоты стандартной резьбы. Согласно аспектам настоящего изобретения величины пиковой высоты намеренно уменьшены управляемым способом на комбинированной длине винтовой линии резьбы двух участков, первого и второго участков 24 и 26, до минимально приемлемой высоты профиля стандартной резьбы, на второй точке 25 изменения где второй участок 26 переходит в начало новой, более короткой переходной резьбы.
Путем изменения конфигурации этих участков винтовой линии, резьбы эффективно становится "стандартной резьбой" так, что комбинированная длина первого и второго участков 24, 26 может быть добавлена к винтовой линии имеющейся стандартной резьбы, что позволяет получить более длинную структурную винтовую линию резьбы со стандартным контуром, и более короткий участок винтовой линии, выполняющий только функцию перехода. Это позволяет получить более короткие крепежные элементы, выполняющие те же функции.
Согласно аспектам настоящего изобретения, применяемого на описываемом здесь крепежном элементе с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, длина переходной резьбы может быть приблизительно на четверть витка (90 градусов) меньше, чем на известной идеальной резьбе, в то же время сохраняя функциональность скорости снижения известной переходной резьбы. Даже небольшое уменьшение длины неструктурной винтовой линии крепежного элемента может дать большие преимущества в функционировании крепежного элемента. Поэтому, различные аспекты настоящего изобретения могут дать более короткий, более легкий, менее дорогой, лучше упаковываемый крепежный элемент с улучшенной защитой от завинчивания с перекосом.
На фиг. 9, показан вид сбоку в сечении контура 120 переходной резьбы по настоящему изобретению. Контур 120 переходной резьбы имеет высоту 118 резьбы, значительно более короткую, чем возможная высота наружного диаметра 116 стандартной резьбы. Наружный диаметр 116 стандартной резьбы может быть сформирован путем полного заполнения плашки в среднем положении, адекватном для выполнения требований к стандартной резьбе. Контур 120 переходной резьбы, имеющий относительно меньшую высоту 118 резьбы сохраняет все характеристики стандартной резьбы, кроме высоты. Поскольку высота 118 контура 120 переходной резьбы контролируется боле жестко, эта резьба не требует сохранения в том же существенном диапазоне допусков и может быть короче, чтобы снизить локализованную пиковую высоту до более ценной высоты, сохраняя полную ширину и углы боковых поверхностей для обеспечения характеристик крепления. Эта относительно пониженная высота 118 резьбы может позволить начать контур 120 переходной резьбы винтовой линии на более низкой высоте.
Эта весьма локализованное намеренное снижение пиковой высоты резьбы, предполагая, что она только локализована, а остальная винтовая линия стандартной резьбы остается на полной высоте и с полными допусками, все же дает производителю свободу изменять пиковую высоту стандартной резьбы везде, кроме этого перепрофилированного участка переходной резьбы, что может потребоваться процессами производителя и/или требованиями заказчика.
Согласно аспектам настоящего изобретения резьбонакатные предлагаются плашки для стандартной резьбы с защитой от завинчивания с перекосом с участком уменьшенной глубины в канавке плашки, который предпочтительно всегда заполняется полностью. На фиг 10 приведен вид сбоку в сечении трех витков резьбы крепежного элемента 150, накатываемых в трех соседних канавках плашки 160 для формирования стандартной резьбы, наружный диаметр которой находится на верхнем пределе 115 наружного диаметра. В первой канавке материал резьбы крепежного элемента запрессован в более короткую, более ограничивающую канавку для полного заполнения канавки до более ограниченного профиля резьбы, высота которого находится на нижнем пределе 116 наружного диаметра. Во второй канавке материал резьбы крепежного элемента запрессован в канавку полной глубины для частичного заполнения канавки до среднего предела 114 наружного диаметра. В третьей канавке материал резьбы крепежного элемента запрессован в канавку полной глубины для заполнения канавки до верхнего предела 115 наружного диаметра, имеющего максимально допустимую высоту. В процессе накатки резьбы, поток металла ограничивается на дискретном участке винтовой линии, позволяя остальной винтовой линии полной резьбы в разной степени не полностью заполнять канавку в пределах допустимого диапазона высот, т.е., между нижним пределом 116 наружного диаметра и верхним пределом 115 наружного диаметра, чтобы соответствовать требованиям индивидуального производителя к полной высоте стандартной резьбы, имеющей наружный диаметр, не влияя никоим образом на процесс накатки или функцию структурной резьбы. Такое предпочтительное заполнение перепрофилированного участка нижнего профиля может возникать даже когда примыкающая винтовая линия полной стандартной резьбы изготавливается с пиком на нижнем пределе 116 наружного диаметра.
Согласно аспектам настоящего изобретения предлагается намеренное локализованное уменьшение высоты резьбы в области, примыкающей к переходной резьбе, что может укоротить "подъем", необходимый для достижения пика крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом для создания эффективно более короткой переходной резьбы и сокращения длины крепежных элементом с защитой от завинчивания с перекосом. Участок винтовой линии резьбы на крепежном элементе с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом описанного выше типа, может иметь контур для укорочения эффективной длины винтовой линии резьбы такого крепежного элемента. Переходный участок винтовой линии резьбы может не превышать одного витка (360 градусов) по длине, может начинаться на конце стандартных витков винтовой линии крепежного элемента в точке, где стандартные витки наиболее удалены от головки крепежного элемента, и могут заканчиваться на резьбе, защищающей от завинчивания с перекосом.
Контур переходной резьбы согласно аспектам настоящего изобретения может быть таким, чтобы его самая высокая точка сливалась с стандартной резьбой полной высоты винтовой линии. Отсюда контур переходной резьбы винтовой линии может уменьшаться по высоте с заданной скоростью по мере ее огибания стержня крепежного элемента до ее самой короткой точки. Контур переходной резьбы начинается в точке, где наружный диаметр номинальной полной высоты винтовой линии стандартной резьбы впервые уменьшается по высоте и сливается приблизительно на четверти оборота (90 градусов) винтовой линии, продолжая уменьшать высоту резьбы, но сохраняя боковые поверхности такими же, что и у стандартной резьбы. Во время уменьшения пиковой высоты контур переходной резьбы сохраняет ширину боковых поверхностей и угол резьбы в соответствии с профилем стандартной резьбы, в то же время имея высоту, приблизительно равную минимально допустимой для полной стандартной резьбы, определенную как нижний предел 116 наружного диаметра.
Участок полной стандартной резьбы винтовой линии тем самым может приобрести длину, подобную функционально эквивалентной резьбы, а переходный участок винтовой линии тем самым может уменьшится по длине на эквивалентную величину. Крепежный элемент с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом может иметь соответствующую резьбу, защищающую от завинчивания с перекосом, примыкающую к переднему концу переходной резьбы, а также соответствующую резьбу начального зацепления, а также соответствующие направляющие элементы на вершине крепежного элемента. Ожидается, что такая конструкция также может применяться на крепежных элементах другого типа, а также на крепежных элементах с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом, которые имеют более короткую, т.е., менее идеальную длину переходной резьбы, для улучшения их функционирования.
На фиг. 11A и 11B приведены виды с торца и сбоку крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом по настоящему изобретению. Контур 110 стандартной резьбы ISO винтовой линии имеет полную ширину и высоту стандартной резьбы до первой точки 123 изменения. На первой точке 123 изменения винтовая линия резьбы имеет среднюю высоту стандартной резьбы, полную ширину боковых поверхностей стандартной резьбы и угол подъема резьбы шестьдесят градусов (см. 115 на фиг. 10). Эта ширина боковых поверхностей и высота вершины поддерживается на всем первом участке 124 до второй точки 125 изменения. На втором участке 126 от второй точки 125 изменения до третьей точки 127 изменения, профиль спиральной линии постоянно уменьшается по высоте 118 с заранее определенной скоростью, до среднего предела 114 наружного диаметра для высоты стандартной резьбы (минимально допустимой) (см. 114 на фиг. 10) на третьей точке 127 изменения. На всем протяжении второго участка 126 ширина боковых поверхностей сохраняется как у профиля стандартного крепежного элемента. Как показано на фиг. 11B, вершина резьбы на всем протяжении второго участка 126 становится шире от второй точки 125 изменения до третьей точки 127 изменения. Также, как показано на фиг. 11B, плоские боковые поверхности резьбы на протяжении всего второго участка 126 сохраняются во впадинах от второй точки 125 изменения до третьей точки 127 изменения.
Далее, как показано на фиг. 11A и 11B, третий участок 128 проходит от третьей точки 127 изменения до четвертой точки 129 изменения. На третьей точке 127 изменения контур резьбы является контуром стандартной резьбы 110, уменьшающимся до его минимальной высоты и сохраняющим стандартную ширину боковых поверхностей. Контур 120 переходной резьбы начинается с этим профилем на третьей точке 127 изменения и продолжает переход, пока не станет профилем резьбы, защищающей от завинчивания с перекосом на четвертой точке 129 изменения. Контур 120 переходной резьбы может начинаться в третьей точке 127 изменения и заканчиваться в четвертой точке 129 изменения так, что он проходит вокруг стержня 14 приблизительно на пять восьмых витка (255 градусов).
На фиг. 12A и 12B показаны визы с торца и сбоку, соответственно, крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом. В этом варианте резьба крепежного элемента имеет максимальное состояние материала, что означает, что вершины резьбы расположены наиболее высоко относительно делительной линии и канавка в плашке, которая формирует такую вершину будет полностью заполнена материалом. Заметная разница между эти вариантом и вариантом, показанным на фиг. 11A и 11B, заключается в том, что высота полной резьбы находится на ограниченной нижней максимально допустимой высоте (см. 116 на фиг. 10) на первой точке 123 изменения на винтовой линии резьбы, а не на большей высоте стандартной резьбы (см. 115 на фиг. 10). В ограниченном, максимальном состоянии материала, вершина, как можно было бы ожидать, будет стекать до максимально допустимой высоты в канавке резьбонакатной плашки. Но вершина резьбы вместо этого умышленно контролируется так, чтобы она была более короткой, чем ожидаемая высота при течении, и такая регулируемая высота уменьшается с постоянной предпочтительной скоростью до средней высоты вершины, в то же время сохраняя полную ширину боковых поверхностей. Эта разница в допусках на резьбу и в изготовлении дает постоянный рост участка переходной винтовой линии на третьем участке 128, а не постоянное снижение высоты на первом участке 124 (см. фиг. 11A). Такое изменение высоты демонстрирует "свободное течение" металла до этой высоты в крепежном элементе, в котором используется экстремальный наружный диаметр.
Как показывает сравнение чертежей (фиг. 11A-11B и 12A-12B), длина эффективной полной стандартной резьбы увеличивается за счет изменения конфигурации первого участка 124 и второго участка 126 так, чтобы они были резьбой полной ширины, при этом общая длины винтовой линии крепежного элемента сохраняется.
На фиг. 13E приведен вид с торца среза охватываемого крепежного элемента на контуре переходной резьбы, а на фиг. 13A-13D приведены виды сбоку переходной резьбы в сечениях, показанных на фиг. 13E. Контур 120 переходной резьбы имеет ширину такую же, что и профиль стандартной резьбы, но постепенно понижающуюся высоту вершины от максимально допустимой до минимально допустимой для стандартной резьбы. Как показано на фиг. 13A-13D, ширина контура 120 переходной резьбы остается постоянной и равна ширине профиля стандартной резьбы. Как показано на фиг. 13D, контур 120 переходной резьбы находится на своей высоте 118, совпадающей с верхним пределом 115 наружного диаметра. См. 115 на фиг. 10. Как показано на фиг. 13C, контур 120 переходной резьбы является более коротким, имея высоту 118, не достигающую максимально допустимой для стандартной резьбы 115. Как показано на фиг. 13B, контур 120 переходной резьбы является более коротким, все еще имея высоту 118, не столь короткую, как средний предел 114 наружного диаметра для стандартной длины. См. 114 на фиг. 10. Как показано на фиг. 13A, контур 120 переходной резьбы имеет высоту 118, приблизительно равную минимально допустимой для полной стандартной резьбы, определенной как нижний предел 116 наружной резьбы. См. 116 на фиг. 10.
Поскольку контур 120 переходной резьбы имеет боковые поверхности такой же ширины, что и у стандартной резьбы, длина участка стандартной резьбы ISO винтовой линии может быть сокращена. В частности, ее можно сократить на длину контура 120 переходной резьбы от первой точки 123 изменения до третьей точки 127 изменения. Этот участок контура 120 переходной резьбы заменяет ранее функционально ненужный участок, позволяя его теперь считать стандартной резьбой, добавляя полезную длину к винтовой линии стандартной резьбы. Поэтому в конструкции соединения теперь можно дополнительную полную резьбу или, альтернативно, можно уменьшить общую длину крепежного элемента на сокращенную стандартную резьбу на величину добавленной стандартной резьбы низкого профиля, что уменьшает вес и стоимость.
Контур 120 переходной резьбы по настоящему изобретению можно изготавливать как часть винтовой линии резьбы крепежного элемента с наружной резьбой с защитой от завинчивания с перекосом путем намеренного создания участка уменьшенного диаметра заготовки крепежного элемента на резьбонакатной плашке, создавая особый локализованный участок резьбонакатной плашки, не полностью заполняемый металлом во время накатки, чтобы допустить свободное течение металла для получения требуемой формы. Альтернативно, контур 120 переходной резьбы можно изготавливать с пониженной высотой в некоторой локализованной области винтовой линии. Любой из этих способов позволяет создавать участок винтовой линии с полной шириной и пониженной высотой.
Хотя варианты настоящего изобретения были показаны, описаны и определены отсылками к иллюстративным вариантам изобретения, такие отсылки не предполагают ограничений изобретения и такие ограничения на должны налагаться. Раскрытый предмет изобретения допускает существенные изменения, модификации и замены по форме и функциональности, очевидные специалистам и использующие преимущества настоящего изобретения. Показанные и описанные варианты настоящего изобретения являются лишь примерами и не исчерпывают объем настоящего изобретения.