CZ158893A3 - Screw-like element secured against unscrewing - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká šroubovacího prvku bezpečného proti uvolněni otáčením.

Dosavadní stav techniky

Pro šroubovací prvky jako matice a podobné prvky jsou známá mnohá, provedení pro zabezpečení proti uvolnění utaženého šroubového spojení otáčením při působení axiálních sil a případných vznikajících vibrací. Jednoduchý’, způsob provedení je matice opatřená na jedné straně ozuby, přičemž zahloubení mezi ozuby mohou být uvedena do zákrytu se příčným vývrtem šroubu pro zasunutí závlačky. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost vytváření příčného vývrtu ve šroubu a zejména ta okolnost, že zabezpečení proti uvolnění otáčením je možné pouze v určitých polohách natočení šroubovacího prvku, ve kterých zahloubení matice je v zákrytu se příčným vývrtem šroubu. Další možnost zabezpečení šroubovacího spojení proti uvolnění otáčením je použití pružné podložky. Tato> se zakousne břitem do spodní plochy matice, druhým břitem do protilehlé součásti a vlivem směru břitú zamezuje uvolnění matice otáčením. Při utahování se plochy, do kterých zasahují v

břity pružné podložky, poškodí» Žádané uvolnění zabezpečeného šroubovacího spojení je možné pouze proti působení pružné podložky a při větších porušeních zasažených ploch. Konečně jsou známé šroubovací prvky jako tak zvané bezpečnostní matice, které mají na své ukládací ploše radiální břity na způsob povrchu pilníku, které se zakousnou do protilehlé plochy podobně jako břity pružné podložky. Je přirozené, že nevýhody jsou stejné, přičemž vytvořené vruby mohou být výchozí příčinou pro trvalé lomy, viz například časopis Konstruktion & Elektronik,1991, č.4, str.4, nebo přihlášku vynálezu EP-EL 290 967.

Úkolem vynálezu tudíž je vytvořit šroubovací prvek bezpečný proti uvolnění otáčením, u kterého by na šroubu nebylo nutné provádět žádné úpravy a kde by dosedací plochy nebyly následkem zabezpečení nikterak poškozeny.

Podstata vynálezu

Vynález řeší úkol tím, že vytváří šroubovací prvek bezpečný proti uvolnění otáčením, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje 'Λ těleso tvaru kotouče, kterým prochází vnitřní závit mající v tělese větší počet chodu, a které má alespoň na jedné straně nástavec tvaru pouzdra, ve kterém vnitrní závit pokračuje, přičemž na vnější obvodové ploše nástavce tvaru pouzdra je vytvořena spirálová plocha souosá s osou vnitřního závitu a mající v obvodovém směru stoupání ležící v oblasti samosvornosti, a přičemž na spirálové ploše je uspořádán alespoň jeden otočný, ve směru obvodu nerozdělený svěrací prsten, jehož vnitřní obvodová plocha je spirálová plocha odpovídající spirálové ploše nástavce a k ní přiléhající, čímž při otáčení svěracího prstenu je nástavec radiálně stlačitelný a šroubovací prvek je upevnitelný na šroubovém vřetenu zašroubovaném ve vnitřním závitu.

Šroubovací prvek podle vynálezu se utahuje obvyklým způsobem, až se dosáhne žádaného napětí ve šroubovacím spojení. Potom se natáčí svěrací prsten na spirálové ploše, čímž nástavec tvaru pouzdra, který je přirozeně vytvořen příslušně tenkostěnný, je radiálně stlačen a usadí se pevně vnitřním závitem na šroubu, takže se dosáhne samosvorného upevnění proti uvolnění otáčením na šroubu. Je třeba pouze poměrně nepatrné natočení tělesa šroubovacího prvku a svěracího prstenu navzájem pro dosažení pevného spojení·

Vlastní svěrací spojení zůstává tímto procesem nedotčeno, nebot funkce ovládání šroubovacího prvku k dosažení žádané axiální síly na jedné straně a zabezpečení proti uvolnění otáčením šroubovacího prvku jsou navzájem zcela odloučeny. Šroubovací prvek může být utahován, aniž by dosedací plochy zabezpečovacích prvků byly poškozeny a aniž by bylo třeba působit přídavnými momenty pro ovládání popřípadě pro aktivaci zabezpečovacích prostředků· Kromě toho se radiálním stlačením nástavce tvaru pouzdra opatřeného vnitrním závitem zvětší záběr závitu popřípadě jeho nosné části, takže při stejných axiálních silách šroubovacího spojení může být snížen místní plošný tlak.

Použití spirálových ploch k dosažení radiálního sevření je o sobě známé z britského patentového spisu číslo GB-PS' 293 122. Jsou zde uspořádány nad sebou dva prsteny, z nichž jeden je svou válcovou vnitřní obvodovou plochou nasazen na hřídeli, druhý je svou válcovou vnější obvodovou plochou uložen v odpovídajícím vývrtu vnější součásti. Obě k sobě přivrácené plochy obou prstenů jsou v řezu kolmém k ose hřídele spirálovité. Při natočení vnější součásti vzhledem ke hřídeli se vlivem poměrů tření ta^e oba spirálovité prsteny navzájem natočí na jejich spirálové ploše, čímž se dosáhne upevnění vnější součásti na hřídeli.

Šroubovací prvek tvoří ve svém nejjednodušším provedení s te lesem, nástavcem tvaru pouzdra a svěracím prstenem základní formu bezpečnostní matice, která podle výhodného provedení předloženého vynálezu je vytvořena jako matice s podélnou drážkou vytvořenou na vnějším obvodu tělesa pro záběr otáčecího nástroje, nebo s radiálními otvory pro nasazení hákového klíče, nebo je obvyklým způsobem vytvořena ve tvaru šestiúhelníka.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynalezu má svěrací prsten na vnějším obvodu podélnou drážku pro záběr otáčecího nástroje.

Těleso šroubovacího prvku a svěrací prsten mohou tak být navzájem natáčeny při současném záběru dvou otáčecích nástrojů účinně a s velkým kroutivým momentem, pro vyvíjení svěracího účinku na šroubu.

Aby se při vzájemném natočení tělesa šroubovacího prvku a svěracího prstenu nespotřebovala příliš velká část vyvíjeného kroutivého momentu pro pouhé stlačení nástavce tvaru pouzdra za účelem překonání vůle na šroubu, je podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu těleso alespoň v rozsahu délky nástavce tvaru pouzdra v rovině procházející osou opatřeno podélnou štěrbinou, která podstatně zvětší přetvořitelnost nástavce tvaru pouzdra v radiálním směru aniž by se podstatně zmenšila stabilita v obvodovém směru a tím i síla spojení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l znázorňuje v

osový řez šroubovacím prvkem podle vynálezu a obr.2 znázorňuje řez podle čáry II-II v obr.l.

Příklad provedeni vynálezu

Šroubovací prvek 100 znázorněný v obr.l a 2 výkresů představuje bezpečnostní matici, která je uzpůsobena k našroubování na šroubové vřeteno 1 s osou 2, které je v obr.l vyznačeno čerchovanými čarami. Šroubovací prvek .100 zahrnuje těleso 2 ^ve tvaru tlustého kotouče £, jehož tlouštka ve znázorněném příkladu provedení je rovna asi čtvrtině jeho průměru. Vnější obvod £ kotouče 4 je válcový a má čtyři po obvodu rovnoměrně rozmístěné podélné drážky 6, do kterých může být zasazen hákový klíč pro. natáčení šroubovacího prvku 100.

Na pravé podle obr..l ploché straně kotouče 4 má těleso 3 výstupek 7 kruhového průřezu s vnější omezovači plochou 8, která je kolmá k ose 2 a tvoří dosedací plochu šroubovacího prvku 100, kterou tento přiléhá ke protilehlé ploše nějaké součásti, proti které má být šroubové vřeteno 1 upevněno»

Kotouč 4 je opatřen vnitřním závitem 2, který je uzpůsoben k našroubování na vnější závit šroubového vřetena 1_.

Vnitřní závit 2 pokračuje v nástavci 10 tvaru pouzdra souosém s osou 2, který je vytvořen na ploché straně kotouče 4. odvrácené od výstupku χ. Vnitřní závit 2 tedy nese na šroubovém vřetenu 1 na celé délce tělesa 2 ^a nástavce 10. Stoupání závitu je vzhledem ke tlouštce tělesa 2 navrženo tak, aby v tělese 2 bylo více závitových chodů.

Nástavec 10 tvaru pouzdra má v rovině procházející osou 2 na jednom nebo několika po obvodu rozmístěných místech radiálně probíhající podélnou štěrbinu 11, která usnadňuje radiální stlačení nástavce 10.

Toto radiální stlačení se uskutečňuje svěracím prstenem 20, který je uspořádán otočně na vnějším obvodu axiálního nástavce 10, je prostý štěrbin a má ve srovnání s nástavcem 10 větší průřez, nebot musí zachycovat obvodová tahová napětí, která působí radiální síly.

Axiální nástavec 10 přečnívá přes svěrací prsten 20 na straně odlehlé od tělesa 2 a má u vnějšího konce obvodovou drážku 12 pro uložení rozpínacího kroužku 12, kterým je svěrací prsten 20 volný v nenapjatém stavu pevně držen na nástavci 10 a zůstává tak spojen s tělesem 2 ^a zajištěn proti ztrátě.

Také vnější obvod 15 svěracího prstenu 20 je v daném příkladu provedení válcový a má na místech rozdělených po obvodu podélné drážky 16, do kterých může zasáhnout hákový klíč pro natočení svěracího prstenu 20 vzhledem k tělesu 2·

Napínací uspořádání tvořené nástavcem 10 a svěracím prstenem 20 je podrobně vysvětleno na základě obr.2. Ve znázornění řezem je myšlená válcová plocha 14 se středem na ose 2 vyznačena čerchovanou čarou. Vnější obvodová plocha 17 nástavce 10 tvaru pouzdra je tvořena spirálovou plochou 18 souosou s osou 2, jejíž tvořící přímky jsou s osou 2 rovnoběžné. Vnitřní obvodová —5— plechá 27 svěracího prstenu 20 je tvořena stejnou spirálovou plochou 28, která přiléhá z vnějšku ke spirálové ploše 18. Obě spirálové plochy 13,28 leží v obou prvních kvadrantech řezu v obr„2 vně myšlené válcové plochy 14, protínají válcovou plochu 14 v místě ”6 hodin a leží v obou posledních kvadrantech uvnitř válcové plochy 14. Místní poloměr spirálové plochy 18 se zmenšuje od místa 19 největšího poloměru podle obr.2 ve smyslu pohybu ručiček hodin úměrně úhlu přes téměř 360° a skáče v místě 21 nejmenšího poloměru na přechodové ploše 22 zpět na největší poloměr.. Vnitřní obvodová plocha 27 svěracího prstenu 20 je vytvořena odpovídajícím způsobem, to znamená, že poloměr se zmenšuje od místa 19 * největšího poloměru ve smyslu otáčení ručiček hodin v závislosti na úhlu až do místa 21* nejmenšího poloměru, načež vnitřní obvodová plocha 27 skočí ve přechodové ploše 22 v úzkém rozsahu úhlu zpět na místo 19 * největšího poloměru» Velikost stou páni spirálových ploch 18,28 v obvodovém směru je zvolena tak, že leží v oblasti samosvornosti a že svěrací prsten 20 jednou utaže ný se neotočí více zpět bez vnějšího kroutivého momentu. Při rozdílu poloměrů 2 mm při průměru 50 mm je v rozvinutí vytvořen klín o stoupání asi 2 : 150, což odpovídá hodnotě úhlu menší než jeden úhlový stupeň, přičemž mezní úhel samosvornosti při dotyku oceli s ocelí je asi 7°. V daném příkladu tudíž leží spirálové plochy 18,28 daleko v oblasti samosvornosti, sož současně znamená, že převedeni kroutivého momentu působícího na svěracím prstenu 20

- na radiální svěrací sílu se odehrává s vysokou účinností.

V obr.2 není sestava 10,20 znázorněna ještě v úplně sepnutém stavu. Ve zcela nesepnutém stavu jsou přechodové plochy 22, v obvodovém směru ještě více k sobě přiblíženy. Funkce sepnutí může být znázorněna tak, že se pozoruje místo 19 nástavce 10 tvaru pouzdra, které má největší poloměr spirálové plochy 18. Při pohybu tohoto místa při pevně drženém svěracím prstenu 20 podle obr.2 ve smyslu pohybu ručiček hodin leží postupně na místech spirálové plochy 28, která mají vždy menší poloměr. Tím je místo 19 tlačeno radiálně dovnitř. Odpovídající vztah platí pro • všechna ostatní místa obvodu s výjimkou pásem, která zůstávají volná mezi místy 12. a 21*. Axiální nástavec 10 je takto rovnoměrně radiálně stlačován a samosvorně upevněn na .šroubovém vřetenu 1. Šroubovací prvek 100 nemůže takto být více natočen a zachovává svou jednou dosaženou natočenou polohu.

-cRozdíl poloměrů míst 19.,21 může při průměru šroubového vřetena od 30 do 50 mm být rovný asi 2 mm jako ve výše uvedeném příkladu. Otočením svěracího prstenu 20 vzhledem k nástavci 10 tvaru pouzdra ve smyslu pohybu ručiček hodin o 36° může tedy být překryta odchylka poloměru 0,2 mm, což ve většině případů stačí. Přítažné zdvihy natočením, které přicházejí v úvahu, nemusí v žád ném případě překročit 45°· Přechodová plocha 22 se při svěracím prstenu 20 natočeném odpovídajícím způsobem vzhledem k axiálnímu nástavci 10 bude nacházet přibližně v poloze 22” vyznačené v obr.2 čárkovanou čarou.

V provozu může být šroubovací prvek 100 tvořící bezpečnostní matici natočením tělesa 2. až k dosednutí omezovači plochy 8 přitažen k nějaké protilehlé ploše. Potom se na těleso 3. vyvine kroutivý moment ovlivňující tahové napětí ve šroubovém vřetenu 1, například hákovým klíčem, který zasahuje do podélných drážek 6» Při tomto přitahování nemusí být pro zajištění šroubovacího prvku 100 vyvíjeny žádné přídavné momenty, to znamená, že celý kroutivý moment vyvíjený na vnějším obvodu £ se uplatňuje při napínání' šroubového vřetena 1.

Při zvýšeném napínání se natáčení svěracího prstenu 20 provádí podobným nástrojem, který zasahuje do podélných drážek 16 svěracího prstenu 20* Tím se popsaným způsobem radiálně stlačí nástavec 10 tvaru pouzdra a upevní se samosvorně na šroubovém vřetenu 1. V případě potřeby se při tomto upevňování působí na těleso 3. dalším otáčecím nástrojem, aby se nezměnilo dosažené napnutí šroubového vřetena 1.

Zajištění šroubovacího prvku 100 se děje úplně v tomto prvku bez jakéhokoli zásahu do součásti tvořící protilehlou plochu k omezovači ploše 8 nebo na šroubovém vřetenu 1 a aniž by zajištění záviselo na materiálu této protilehlé plochy.

Použitelná délka vnitřního závitu 9 je nástavcem 10 tvaru pouzdra zvětšena a radiálním'stlačením v oblasti nástavce 10 se také zlepší záběr šroubového závitu.

Těleso 2 nemusí být jako ve znázorněném příkladu provedení čistá matice, nýbrž to může být součást vykonávající další funkci. Ve příkladu je uveden jen jeden· nástavec 10 s jedním svěracím prstenem 20, ačkoliv lze provést i oboustranné provedení nebo pro vedení se dvěma nebo více svěracími prsteny 20 na jedné straně.

Claims (4)

1. PATSNTOVS NÁROKY

   1. Šroubovací prvek bezpečný proti uvolnění otáčením, vyznačující se tím, že zahrnuje těleso (3) tvaru kotouče, kterým prochází vnitrní závit (9) mající v tělese (9) větší počet chodú, a které má alespoň na jedné straně nástavec (10) tvaru pouzdra, ve kterém vnitřní závit (9) pokračuje, přičemž na vnější obvodové ploše (17) nástavce (10) tvaru pouzdra je vytvořena spirálová plocha (18) souosá s osou (2) vnitřního závitu (9) a mající v obvodovém směru stoupání ležící v oblasti samosvornosti, a přičemž na spirálové ploše (18) je uspořádán alespoň jeden otočný, ve směru obvodu nerozdělený svěrací prsten (20), jehož vnitřní obvodová . plocha (27) je spirálová plocha (28) odpovídající spirálové ploše (18) nástavce (10) a k ní přiléhající, čímž při otáčení svěra* čího prstenu (20) je nástavec (10) radiálně stlačitelný a šroubovací prvek je upevnitelný na šroubovém vřetenu (1) zašroubovaném ve vnitřním závitu C9)·.
2. 2. Šroubovací prvek podle bodu 1, vyznačující se tím, že je vytvořen jako matice s podélnou drážkou (6) vytvořenou na vnějším obvodu (5) tělesa (3) pro záběr otáčecího nástroje.

   v
3. 3». Šroubovací prvek podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že • svěrací prsten (20) má na vnějším obvodu (15) podélnou drážku (16) pro záběr otáčecího nástroje.
4. 4. Šroubovací prvek podle kteréhokoli z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že těleso (3) je alespoň v rozsahu délky nástavce (10) tvaru pouzdra v rovině procházející osou (2) opatřeno podélnou štěrbinou (11).