Патент 2668205

Винтовой элемент с участком для зацепления инструмента

Изобретение относится к винтовому элементу и направлено на снижение веса винта и поглощение вертикальных усилий от приводного механизма. Винтовой элемент содержит стержень с резьбой и головку, соединенную со стержнем. На головке имеется участок для зацепления инструмента с шестью выпуклыми вершинами, равномерно разнесенными по окружности головки, с соответствующими гранями на них, которые обеспечивают жесткое соединение головки и шестигранной торцевой головки инструмента для затяжки винтового элемента, при этом соответствующие пазы расположены по окружности между выпуклыми вершинами, переходящими в соответствующие пазы посредством соответствующей вогнутой опорной поверхности. Грани выпуклых вершин скруглены по меньшей мере частично с радиусом (R). Грани по соответствующему радиусу (R) вогнуто сконфигурированы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к винтовому элементу согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Такой винтовой элемент в форме крепежного элемента описан, например, в WO 2010/014881 А1. Винтовой элемент содержит стержень с резьбой и головку, соединенную со стержнем. На головке имеется участок для зацепления инструмента с шестью выпуклыми вершинами, равномерно разнесенными по окружности головки. На каждой из выпуклых вершин есть соответствующие грани, которые могут быть использованы для жесткого соединения головки и шестигранной торцевой головки инструмента для затяжки винтового элемента.

В качестве инструмента, например, может использоваться накидной ключ с торцевой головкой, имеющей участок для зацепления в форме шестигранника или двенадцатигранника. Такой шестигранник или двенадцатигранник образован шестигранной торцевой головкой, в которой может быть по меньшей мере частично расположен участок для зацепления инструмента или граней винтовых элементов.

Таким образом обеспечивается жесткое соединение граней винтового элемента и шестигранной торцевой головки инструмента, при этом от инструмента на винтовой элемент передается крутящий момент, необходимый для завинчивания и затягивания винтового элемента. Таким образом, используя инструмент, можно завинтить или затянуть винтовой элемент. Между выпуклыми вершинами по окружности расположены пазы. Это значит, что две последовательные выпуклые вершины по окружности головки разделены пазом, находящимся между этими выпуклыми вершинами.

Задача настоящего изобретения заключается в последующей разработке винтового элемента описанного в вводной части типа с целью снижения веса винтового элемента и повышения гибкости его применения.

Задача выполняется при использовании винтового элемента, обладающего признаками, изложенными в п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения изобретения, содержащие полезные и нетривиальные разработки, определены в других пунктах формулы изобретения.

Для разработки винтового элемента типа, определенного в ограничительной части п. 1 формулы изобретения, с целью снижения его веса и расширения сфер и областей применения, согласно изобретению, возможна при условии по меньшей мере частичного соответствующего скругления граней выпуклых вершин. Таким образом, возможно, в частности, обеспечить жесткое соединение винтового элемента за грани выпуклых вершин и инструмента с типовой шестигранной торцевой головкой или приводного механизма с жестким соединением за грани (surface drive) для затяжки винтового элемента, причем скругление граней обеспечивает поглощение вертикального усилия. Другими словами, винтовой элемент согласно изобретению можно плотно закрутить с помощью разных инструментов.

Скругление выпуклых вершин позволяет использовать или привести в зацепление, например, накидной ключ с участком для зацепления инструмента на винтовом элементе. При этом скругление вершин обеспечивает эффективное приложение силы, при котором винтовой элемент можно затянуть без повреждений даже с использованием высокого крутящего момента.

Таким образом, винтовой элемент может быть выполнен в виде шестигранного винта с буртиком, в частности, для пассажирских и грузовых автомобилей, который при этом доработан по весу и занимаемому монтажному пространству с возможностью установки или монтажа с помощью типового шестигранного или двенадцатигранного накидного ключа или приводного механизма с зацеплением за грани.

Снижение веса винтового элемента дополнительно достигается выполнением в центре головки винтового элемента так называемого чашеобразного углубления. При этом предпочтительно, чтобы в радиальном направлении стержня (чашеобразное) углубление головки располагалось между выпуклыми вершинами. Выполнение углубления округлой формы между выпуклыми вершинами позволяет обеспечить дополнительное снижение веса винтового элемента.

Кроме того, высоту головки можно уменьшить по меньшей мере на 17% по сравнению с типовым винтовым элементом, при этом высота буртика останется неизменной. Кроме того, общая длина может быть уменьшена для снижения веса винтового элемента. Уменьшение высоты буртика по сравнению с высотой, типовой для винтовых элементов, также является дополнительным способом снижения веса.

Дополнительные преимущества, признаки и особенности изобретения следуют из представленного ниже описания предпочтительного варианта изобретения и чертежа. Признаки и сочетания признаков, приведенные в описании выше, а также признаки и сочетания признаков, приведенные в подписях к рисунку, и (или) признаки и сочетания признаков, встречающиеся только на рисунках, могут использоваться не только в указанном сочетании, но и в других сочетаниях или по отдельности, без нарушения объема изобретения.

Краткое описание чертежей:

Фиг. 1 схематичный вид в перспективе винтового элемента для автотранспорта, содержащего резьбовой стержень и головку, соединенную со стержнем, при этом для инструмента на головке имеется участок с шестью выпуклыми вершинами, равномерно разнесенными по окружности головки, с гранями на них, которые обеспечивают жесткое соединение головки с шестигранной торцевой головкой инструмента для затяжки винтового элемента, при этом между выпуклыми вершинами по периметру выполнены соответствующие пазы, при этом грани выпуклых вершин по меньшей мере частично скруглены;

Фиг. 2 схематический вид сбоку винтового элемента;

Фиг. 3 схематический частичный вид винтового элемента в разрезе по линии А-А, Фиг. 2;

Фиг. 4 схематический вид сверху винтового элемента;

Фиг. 5 увеличенный схематический вид участка В, Фиг. 4, винтового элемента;

Фиг. 6 схематический вид сбоку в перспективе инструмента с шестигранной торцевой головкой для затяжки винтового элемента;

Фиг. 7 схематический вид инструмента в продольном разрезе.

На Фиг. 1 и 2 показан винтовой элемент, целиком обозначенный как (10). Винтовой элемент (10) образован крепежным элементом, с помощью которого, например, первая деталь автотранспортного средства крепится ко второй детали. Винтовой элемент (10) содержит стержень (12) с наружной резьбой (14) и головки (16), соединенной со стержнем (12). Винтовой элемент (10) выполнен, например, из металла. Головка (16) и стержень (12) выполнены как единое целое. В продольном направлении стержня (12) между головкой (16) и стержнем (12) выполнен буртик (18). Винтовой элемент (10) может упираться буртиком (18) в первую деталь, чтобы в затянутом состоянии винтового элемента (10) плотно прижать первую деталь ко второй детали.

На Фиг. 1 изображена головка (16), имеющая участок (20) для зацепления инструмента, выполненная в форме выпуклого многогранника. Участок (20) для зацепления инструмента имеет шесть выпуклых вершин (22), равномерно разнесенных по окружности головки (16). Другими словами, выпуклые вершины (22) расположены попарно на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности головки (16). Выпуклая вершина (22) обладает гранями (24) и (26). Другими словами, каждая выпуклая вершина (22) обладает гранью (24) и гранью (26). Воображаемые касательные плоскости граней (24) и (26) соответствующей выпуклой вершины (22) образуют угол 120°. Это хорошо видно на Фиг. 5, где соответствующие касательные плоскости обозначены цифрами 28 и 30.

С помощью граней (24) и (26) может быть обеспечено жесткое соединение головки (16) с шестигранной торцевой головкой инструмента для завинчивания и затяжки винтового элемента (10). В качестве инструмента, например, может использоваться торцевая головка (32), показанная на Фиг. 6 и 7, с внутренним многогранником (34), выполняющим функцию участка для зацепления инструмента. Внутренний многогранник (34), например, может быть выполнен в виде шестигранной торцевой головки. Участок (20) для зацепления инструмента винтового элемента (10), выполненный в виде наружного многогранника, может быть по меньшей мере частично размещен в соответствующем внутреннем многограннике (34). Внутренний многогранник (34) может входить в жесткое соединение с гранями (24), (26) таким образом, чтобы передавать крутящий момент от торцевой головки (32) на винтовой элемент (10) через участок (20) для зацепления инструмента.

В торцевой головке (32) также есть торцевое отверстие (36), с помощью которого торцевая головка (32) может быть помещена на накидной ключ и таким образом обеспечить жесткое соединение с накидным ключом. Так, используя накидной ключ, торцевую головку (32) и участок (20) для зацепления инструмента, можно закрутить или затянуть винтовой элемент (10) с высоким крутящим моментом.

Участок (20) для зацепления инструмента, в том числе, подходит для жесткого соединения со стандартными шестигранными торцевыми головками, внутренними двенадцатигранниками или приводного механизма с зацеплением за грани, чтобы затянуть винтовой элемент (10) с помощью этих стандартных шестигранных торцевых головок или приводных механизмов с зацеплением за грани.

На Фиг. 2 приведено большое количество размеров винтового элемента (10): R1, R2, dc, С, k, k'. Дополнительно на Фиг. 3 приведены размеры df, pf, R3, ds, dw винтового элемента (10). На Фиг. 1 и 4 хорошо видно, что соответствующие пазы (38) разнесены по окружности равномерно между выпуклыми вершинами (22). Также на рисунках видно, что головка (16) имеет опорное кольцо (40) диаметром dfa. Диаметр dfa образован наружным диаметром несущего опорного кольца выпуклых вершин (22). На Фиг. 4 видно, что наружный диаметр (диаметр dfa опорного кольца (40)) достаточно большой и непрерывный.

Между выпуклыми вершинами (22) в радиальном направлении расположено центральное чашеобразное углубление (42) головки (16). Благодаря наличию углубления обеспечивается сниженный вес винтового элемента (10). Дополнительно, грани (24) и (26) каждой из выпуклых вершин (22) соединяются друг с другом по окружности переходным участком (44). Таким образом, выпуклые вершины (22) имеют скругленные углы или острия. На Фиг. 4 показан диаметр описанной окружности и размер под ключ участка (20) для зацепления инструмента. Диаметр описанной окружности выражает расстояние между скругленными краями двух выпуклых вершин (22), которые расположены друг напротив друга на радиальной линии стержня (12).

На Фиг. 5 видно, что грани (24) и (26) выпуклых вершин (22) снабжены по меньшей мере частично скруглениями радиуса R. Другими словами, грани (24) и (26) выполнены не плоскими, например, а продолжаются вдоль отрезка (46) дуги окружности (см. Фиг. 5) радиуса R. Таким образом, участок (20) для зацепления инструмента обеспечивает преимущество при использовании приводного инструмента или приводного механизма с зацеплением за грани. Соответствующий радиус R соответствующих граней (24) и (26) обеспечивает поглощение вертикального усилия от приводного механизма с зацеплением за грани.

Предпочтительно, чтобы высота головки (16) или так называемая высота головки размера k была уменьшена по меньшей мере на 17 процентов от размерности типового винтового элемента. Размер С обозначает высоту буртика (18).

Дополнительно на винтовом элементе (10), Фиг. 5, выпуклые вершины (22) могут переходить в соответствующие пазы (38) посредством дугообразной и, в данном случае, вогнутой опорной поверхности (48).

Размер pf обозначает глубину чашеобразного углубления (42) по продольной оси стержня (12), а размер df - диаметр чашеобразного углубления (42) по радиальной оси стержня (12). Исполнение чашеобразного углубления (42) предпочтительно зависит от максимальных прилагаемых нагрузок на головку (16), в частности, в процессе завинчивания и отвинчивания. Контроль размера k' на вершинах участка (20) для зацепления инструмента, который выполняется относительно типового винтового элемента, обеспечивает точность подгонки при использовании типовых накидных ключей с шестигранником или двенадцатигранником, а также высоту граней при использовании приводных механизмов с зацеплением за грани.

На головке (16) по окружности расположены выпуклые вершины (22) с пазами (38) между ними. Пазы (38) в глубину продолжаются до опорного кольца (40), отвечающего за передачу усилия. Размер df также обозначает внутренний диаметр опорного кольца (40). Толщина опорного кольца (40) (толщина стенки) зависит от характерных нагрузок. Размер k' обозначает высоту отдельного переходного участка (44) выпуклых вершин (22).

1. Винтовой элемент (10), содержащий стержень (12) с резьбой (14) и головку (16), соединенную со стержнем (12), при этом на головке имеется участок (20) для зацепления инструмента с шестью выпуклыми вершинами (22), равномерно разнесенными по окружности головки (16), с соответствующими гранями (24, 26) на них, которые обеспечивают жесткое соединение головки (16) и шестигранной торцевой головки (34) инструмента (32) для затяжки винтового элемента (10), при этом соответствующие пазы (38) расположены по окружности между выпуклыми вершинами (22), переходящими в соответствующие пазы (38) посредством соответствующей вогнутой опорной поверхности (48), отличающийся тем, что грани (24, 26) выпуклых вершин (22) скруглены по меньшей мере частично с радиусом (R), и тем, что грани (24, 26) по соответствующему радиусу (R) вогнуто сконфигурированы.

2. Винтовой элемент (10) по п. 1, отличающийся тем, что паз (38) выполнен в головке (16) между выпуклыми вершинами (22) на радиальной оси стержня (12).

3. Винтовой элемент (10) по п. 1, отличающийся тем, что воображаемые касательные плоскости (28, 30) граней (24, 26) соответствующей выпуклой вершины (22) образуют угол 120°.

4. Винтовой элемент (10) по п. 1, отличающийся тем, что грани (24, 26) соответствующей выпуклой вершины (22) переходят друг в друга по окружности посредством переходного участка (44) соответствующей выпуклой вершины (22).

5. Винтовой элемент (10) по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая головка (16) имеет центральное углубление (42) чашеобразной формы, а между головкой (16) и стержнем (12) выполнен буртик (18).

6. Винтовой элемент (10) по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая головка (16) имеет опорное кольцо (40) для выпуклых вершин (22), при этом упомянутое кольцо (40) имеет наружный диаметр (dfa).

7. Винтовой элемент (10), содержащий стержень (12) с резьбой (14) и головку (16), соединенную со стержнем (12), при этом на головке имеется участок (20) для зацепления инструмента с шестью выпуклыми вершинами (22), равномерно разнесенными по окружности головки (16), с соответствующими гранями (24, 26) на них, которые обеспечивают жесткое соединение головки (16) и шестигранной торцевой головки (34) инструмента (32) для затяжки винтового элемента (10), при этом соответствующие пазы (38) расположены по окружности между выпуклыми вершинами (22), переходящими в соответствующие пазы (38) посредством соответствующей вогнутой опорной поверхности (48), отличающийся тем, что грани (24, 26) выпуклых вершин (22) скруглены по меньшей мере частично с радиусом (R), и тем, что воображаемые касательные плоскости (28, 30) граней (24, 26) соответствующей выпуклой вершины (22) образуют угол 120°.