CZ166599A3 - Šroub pro vzájemné připevnění nejméně dvou součástí - Google Patents

Description

Šroub pro vzájemné připevnění nejméně dvou součástí

Oblast techniky

Vynález se týká šroubu .pro vzájemné připevnění nejméně dvou součástí, který sestává z dříku, opatřeného případně na svém volném konci vrtacím úsekem nebo prorážecím hrotem a nejméně na části své délky závitem, přičemž na opačném konci je dřík opatřen šroubovou hlavou, na kterou navazuje úsek dříku bez závitu.

Dosavadní stav techniky

Šrouby tohoto druhu se používají mimo jiné pro vzájemné připevnění tenkých součástí, například dvou plechových součástí. Ke šroubové hlavě přivrácená koncová oblast závitu je ukončena v rovině prakticky kolmé k ose šroubu, takže navzájem připevňované součásti se po konečném přitažení šroubu nacházejí v oblasti dříku bez závitu a dosedají z obou stran na doraz. Jeden z těchto dorazů je přitom tvořen spodní stranou šroubové hlavy a druhý doraz je tvořen koncem závitu, seříznutého kolmo k ose šroubu. Popsaný šroub se zašroubuje do navzájem připevňovaných součástí, dokud závit na dříku zcela neprojde oběma součástmi. Šroub tudíž není v záběru se žádnými závity v součástech, takže tento šroub se také může dále otáčet, aniž by došlo k protáčení závitu v některé ze součástí.

Taková provedení šroubů jsou již známa například z dokumentů US-A-984 969, US-A-2 172 258, US-A-2 321 378, US-A-2 31 379 a USA-2 353 030. V případě těchto známých provedení šroubů je však vždy třeba přesné přizpůsobení mezi použitým šroubem a navzájem • ·

_připevňovanými součástmi. Délka úseku dříku bez závitu mezi spodní stranou šroubové hlavy a koncem závitu, který působí jako doraz, musí přesně odpovídat společné tlouštce součástí. Protože však z důvodu dosažitelných tolerancí a také z důvodu různých možností použití takových šroubů se ne pro každou desetinu milimetru tlouštky součástí mohou použít jiné šrouby, jsou tato známá řešení použielná jen v omezeném rozsahu.

Úkolem vynálezu je tedy zdokonalit takový šroub tak, aby byl použitelný pro určitý rozsah různých tlouštek součástí a bylo u něj přesto zajištěno protáčení, přičemž má být zároveň zajištěno vzájemné přitlačení součástí.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých šroubů tohoto druhu do značné míry odstraňuje šroub pro vzájemné připevnění nejméně dvou součástí, který sestává z dříku, opatřeného případně na svém volném konci vrtacím úsekem nebo prorážecím hrotem a nejméně na části své délky závitem, přičemž na opačném konci je dřík opatřen šroubovou hlavou, na kterou navazuje úsek dříku bez závitu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k úseku dříku bez závitu přivrácená koncová oblast závitu se při nejméně přibližně konstantním stoupání závitu v ostrém úhlu sbíhá směrem k ose šroubu, přičemž výběžnou koncovou oblastí závitu se při otáčení šroubu vytváří obalová plocha ve tvaru komolého kužele.

Zásluhou řešení podle vynálezu je umožněno, že koncová oblast závitu více nebo méně zasahuje do jednoho nebo dokonce do obou součástí, přičemž závit se v součásti, do které zasahuje, přetáčí, čímž se nejméně v druhé součásti vytváří určitý druh otvoru ve tvaru komolého kužele. V tomto otvoru ve tvaru komolého • · • · kužele, který se vytvoří přinejmenším v druhé součásti, dosedají závitové chody v ostrém úhlu vybíhající koncové oblasti závitu, čímž je zajištěno optimální vzájemné připevnění mezi oběma součástmi.

Protože při přetáčení šroubu je vždy zajištěno, že navzájem připevňované součásti budou přitlačeny k sobě, je také v konečném stavu aplikovaného šroubu zajištěno, že navzájem připevňované součásti budou navzájem připevněny s těsným vzájemným přilehnutím.

Zásluhou v ostrém úhlu vybíhající koncové oblasti závitu je možné, aby se jedním šroubem překryl přiměřeně široký rozsah tlouštek obou navzájem připevňovaných součástí, protože je samo o sobě nepodstatné, jak hluboko tato v ostrém úhlu vybíhající koncová oblast závitu zasahuje do druhé součásti nebo dokonce do druhé součásti a první součástí.

Při přetáčení šroubu dojde ke zničení protizávitu v dotyčných součástech, přičemž v ostrém úhlu vybíhající koncová oblast závitu představuje při tomto procesu prakticky frézu, kterou se při odpovídající rotaci šroubu vytvoří určitý druh otvoru ve tvaru komolého kužele. V ostrém úhlu vybíhající koncová oblast závitu spočívá pak v později vytvořeném otvoru ve tvaru komolého kužele na způsob klínu nebo kužele, takže je znemožněno samovolné zpětné otáčení, to jest povolení šroubu. Takto je tedy zajištěno nejen pevné vzájemné připevnění obou součástí, ale také přiměřené zajištění šroubu, takže se předejde otáčení a tím také povolení šroubu.

Aby se dosáhlo zvláště příznivého účinku, je použito opatření spočívající v tom, že koncová oblast závitu se směrem k úseku • · • · · ·

- 4 dříku bez závitu sbíhá k nule. Zásluhou toho lze v axiálním směru dříku šroubu vytvořit přiměřeně delší koncovou oblast závitu, která se sbíhá pod ostrým úhlem, takže jedním jediným šroubem pak lze překrýt poměrně široký rozsah tlouštek připevňovaných součástí.

Další výhodné provedení šroubu podle vynálezu spočívá v tom, že obalová plocha výběžné koncové oblasti závitu je opsána přímou tvořící linií. Výška ' závitových chodů v ostrém úhlu vybíhající koncové oblasti závitu se tedy zmenšuje lineárně, přinejmenším co se týká hřebenů závitových chodů v axiálním řezu šroubem. Takto se v jedné součásti nebo v obou součástech vytvoří otvor prakticky přesně ve tvaru komolého kužele.

V rámci vynálezu je však také možné, aby obalová plocha výběžné koncové oblasti závitu byla opsána obloukovou tvořící linií. Průřez otvoru vytvořeného v příslušné součásti výběžnou koncovou oblastí závitu je pak tudíž také obloukový, takže vznikne tvar otvoru podobný náprstku, do kterého pak po dokončení spojování dosedá koncová oblast závitu na šroubu.

Dále je výhodné, jestliže ve výběžné koncové oblasti se malý průměr závitu zvětšuje stejnou měrou, jako se zmenšuje vnější průměr tohoto závitu. Malý průměr pak přechází v úsek dříku bez závitu rovněž pod příslušným ostrým úhlem, přičemž úsek dříku bez závitu zajišťuje centrování šroubu v první součásti, to jest v té součásti, na kterou dosedá šroubová hlava.

Další výhodné provedení šroubu podle vynálezu spočívá v tom, že závit je vícečhodý. Touto konstrukcí se dále zlepší frézovací účinek v ostrém úhlu vybíhající koncové oblasti závitu a dosáhne se dalších opěrných ploch mezi výběžnou koncovou oblastí a • ·

- 5 povrchem vytvářeného otvoru ve tvaru komolého kužele.

V jednom ze speciálních provedení šroubu podle vynálezu je dále navrženo, že na úseku dříku bez závitu je bezprostředně u šroubové hlavy vytvořen nákružek s průměrem větším než je průměr zbylé části úseku bez závitu. Takto je zajištěno ještě lepší centrování šroubu v první součásti a celkově dále zlepšený vzájemný přítlak mezi navzájem spojovanými součástmi, protože příslušný tlak je vyvozován z obou stran. Na jedné straně musí být větší nákružek zatlačen do vytvořeného otvoru v součásti a na druhé straně se frézuje otvoru ve tvaru komolého kužele v druhé součásti, ve kterém může příslušně dosednout v ostrém úhlu se sbíhající koncová oblast závitu.

V této souvislosti je výhodné, jestliže průměr nákružku, který bezprostředně navazuje na šroubovou hlavu, je větší než vrtací průměr vrtacího úseku, který je vytvořen na volném konci dříku. Nákružek takto částečně stlačí přinejmenší úseky závitu vytvořené v první součásti, takže se dosáhne odpovídajícího zalícování. Takto je přídavně zajištěno, že navzájem připevňované součásti jsou pevně přidržovány i ve směru kolmém k ose šroubu.

V rámci vynálezu je, zejména pro vytvoření otvoru přibližně ve tvaru komolého kužele v příslušné součásti, výhodné, jestliže od šroubové hlavy odvrácená součást, do které zasahuje výběžná koncová oblast závitu, má tlouštku nejméně přibližně rovnou stoupání závitu. Tim je zajištěno, že otvor ve tvaru komolého kužele, který se vytváří při přetáčení šroubu, bude probíhat po větší části tlouštky součásti nebo po celé této tlouštce. Takto se také vytvoří v axiálním směru dostatečně dlouhá dosedací oblast, kterou je zajištěn potřebný axiální přítlak šroubového spoje.

999 ·

- 6 99 99 » · 9 «

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na neomezujících příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. 1 šroub použitý ke spojení dvou součástí, které jsou znázorněny v řezu;

- na obr. 2 stejné vyobrazení jako na obr. 1, avšak s jiným provedením části šroubu.

Příklady provedení vynálezu

Šroub 1 podle vynálezu slouží ke vzájemnému připevnění nejméně dvou součástí _2 a _3. Na výkresu jsou znázorněny pouze dvě součásti 2 a 3. Lze si však představit, že mezi těmito součástmi 2 a 3_ bude vložena další součást, takže pak budou navzájem spojeny tři nebo případně také čtyři součásti.

Šroub 1 sestává z dříku 4 a šroubové hlavy J5, přičemž na dříku 4 je po části jeho délky vytvořen závit 6. Dřík 4 může být na svém volném konci opatřen vrtacím úsekem nebo prorážecím hrotem, a to v závislosti na tom, z jakého materiálu jsou navzájem připevňované součásti _2 a 3. Jsou-li součásti 2. a _3 z kovu, zejména z oceli, použije se v každém případě vrtací úsek. Jsou-li součásti 2 a '3_ nebo nejméně jejich část z plastu nebo lehkého kovu, muže být řešením dřík 4 s prorážecím hrotem.

Na šroubovou hlavu _5_ navazuje úsek 7_ dříku 4 bez závitu. K úseku 7 bez závitu přivrácená koncová oblast závitu se v ostrém úhlu sbíhá směrem k ose 9 šroubu 1 a závit 6 má přitom

v této koncové oblasti _8. přinejmenším přibližně konstantní stoupání J>. Výběžná koncová oblast 8. závitu vytváří při otáčení šroubu 1 obalovou plochu 10 ve tvaru komolého kužele. Jestliže se nyní takový šroub 1 použije ke spojení dvou součástí 2 a 3, vytvoří se napřed odpovídající otvory, a to buď vrtacím úsekem na volném konci dříku 4 nebo také předchozím vyvrtáním. Následně přijde závit _6 dříku 4. do záběru s první ' součástí 2.'^a poté s druhou součástí 3. Jakmile šroubová hlava 5 dosedne na povrch 11 první součásti 2 a pohyb šroubu 1 ve směru šipky 12 se tím zastaví, započne se šroub _1. protáčet, takže v ostrém úhlu vybíhající koncová oblast závitu působí v druhé součásti 3. jako fréza, která v této druhé součásti 3, vytvoří otvor 13 ve tvaru komolého kužele. Při tomto dalším otáčení šroubu 1 je stále zajištěno, aby druhá součást _3 byla přitlačována k první součásti 2,' takže se také dosáhne příslušně dobrého vzájemného spojení obou součástí 2 a 3_. Jestliže je nyní po ukončení utahování šroubu 1 vytvořen otvor 13 ve tvaru komolého kužele, dosedají příslušné oblasti hřebenů 14 závitu 6 na povrch otvoru 13 a přidržují na způsob klínu nebo kužele součásti 2__ a 3 k sobě. Protože průběh závitu v otvoru 13 byl zničen, mohou nyní dosedat pouze hřebeny 14 závitu 6. Nemůže se již stát, že by se šroub 1 samovolně uvolnil, protože závit 6 již v žádném případě nemůže vniknout do předtím vytvořeného , avšak již neexistujícího závitu v druhé součásti 3. Jestliže je druhá součást 3 nebo také první součást 2 přiměřeně silná, nachází se otvor 13 ve tvaru komolého kužele příslušně hluboko v druhé součásti 3 a může podle okolností zasahovat až do první součásti 2. Přiměřená část otvoru 13 ve tvaru komolého kužele se však musí vždy nacházet v druhé součásti _3, protože pouze tehdy je při vzájemném připevnění součástí 2 a 3 zajištěna odpovídající přítlačná síla. Uvedené poměry se však v každém případě mohou v širokém rozsahu měnit, to jest určitá délka šroubu 1, tedy šroub 1 s určitou délkou

- 8 • 4 · · · · • 4 · 4 4

4 4 4 · · « · 4 4 4

44» 44 44 » 4 4 4

444 444 __ úseku 7 bez závitu a s určitou délkou v ostrém úhlu se sbíhající

koncové	oblasti	8 závitu 6, se může	použít pro	poměrně	široký
rozsah	tlouštek	součástí 2 a 3.
V	takovém	konstrukčním provedení	dosedá na	vnitřní	plochu
otvoru	13 ve tvaru komolého kužele více úseků	závitu 6,	takže

mezi šroubem 1 a navzájem spojovanými součástmi _2, 3_ je zajištěn velkoplošný a především po celém obvodu probíhající styk. Tato situace by nebyla myslitelná, kdyby se jako místo styku pro navzájem spojované součásti 2 a 3 prostě použil volný konec závitu 6.

Koncová oblast 8 závitu 6. se na dříku 4 se sbíhá směrem k úseku 7_ bez závitu na nulovou výšku, takže lze vyfrézovat otvor 13 prakticky přesně ve tvaru komolého kužele, který pak také bezprostředně vybíhá v úsek _7_ dříku 4 bez závitu.

Obalová plocha 10 výběžné koncové oblasti _8 závitu 6 může být opsána přímou tvořící linií nebo také tvořící linií ve tvaru oblouku. V případě obloukové tvořící linie vznikne otvor 13 s tvarem odchylujícím se poněkud od tvaru komolého kužele, přičemž se však v každém případě v prakticky vně se nacházející druhé součásti 3. vytvoří, popřípadě vyfrézuje odpovídající otvor 13. Při každém zvláštním tvaru výběžné koncové oblasti _8_ závitu _6_ lze vytvořit odpovídající speciální tvar otvoru 13, který se volí podle různých materiálů součástí 2 a 3_. Otvory 13 lze tedy vytvořit s různými tvary, od tvaru komolého kužele počínaje až po hrncový tvar nebo tvar odsazeného komolého kužele. I v případě přímé tvořící linie obalové plochy 10 je možné na této tvořící linii vytvořit dva nebo více zlomů, takže otvor 13 pak sestává ze dvou nebo více na sebe navzájem navazujících úseků ve tvaru komolých kuželů. Důležité je přitom pouze to, aby výběžnou

φφ ΦΦ·Φ ·· ·· • · Φ · · Φ ♦ • Φ ··· Φ · · · • i · · φ ·φ· ··· • Φ · φ ·

Φ· »· · φφ · · koncovou oblastí _8_ závitu 6 se vytvořil ve směru osy _9_ šroubu 1 se zužující otvor 13, na který může tato výběžná koncová oblast _8 závitu 6 dosednout.

Malý průměr K závitu .6. roste ve výběžné koncové oblasti _8_ závitu j6 stejnou měrou, jak se zmenšuje vnější průměr D závitu

6. Zásluhou toho přecházejí vnější průměr D a malý průměr K závitu na samém konci koncové oblasti _8 prakticky přímo do úseku dříku 4 bez závitu, který má průměr G.

V rámci vynálezu je také možné vytvořit na dříku £ vícechodý závit _6, .což může za určitých okolností přispět k rychlejšímu utahování šroubu _! a k přesnějšímu frézování v místě koncové oblasti 8. Kromě toho je tím zajištěno, že na vymezovací plochy otvoru 13 dosedne ještě více úseků závitu 6.

Šroub 1 podle vynálezu se s výhodou použije tam, kde od šroubové hlavy _5_ odvrácená druhá součást 3_, do které zasahuje výběžná koncová oblast _8_ závitu 6, má tlouštku ' odpovídající nejméně přibližně rovnou stoupání _S závitu 6. V každém případě je účelné, jestliže je druhá součást _3_ provedena tak silná, že má odpovídající pevnost a při vzájemném připevnění součástí 2 a 3 se tato druhá součást 3^ v oblasti obklopující otvor 13 nemůže prohnout.

V případě provedení podle obr. 2 je použita další obměněná varianta, ve které je na úseku 7 dříku 4__ bez závitu vytvořen nákružek 15 o průměru _U_, který je větší než zbylá část úseku _7 bez závitu. Nákružek 15 navazuje bezprostředně na šroubovou hlavu 5 a zajišťuje centrování šroubu 1_ v první součásti 2, přičemž se opět částečně zploští závit vytvořený již případně v této první součásti 2. Průměr U nákružku 15 je tudíž s výhodou větší než

vrtací průměr vrtacího úseku, vytvořeného na volném konci dříku

4_.

Šroub 1 podle vynálezu umožňuje, aby se navzájem spojily i takové dvě součásti 2_, 3_, u kterých lze stěží použít hloubkový doraz a u kterých samotných je zásluhou zvýšení točivého momentu při použití dlouhého závitu 6 možné odpojení utahovacího nástroje. Šroub 1· se vždy může přiměřeně přetočit, takže právě zásluhou speciálního provedení koncové oblasti 8 závitu 6 se vytvoří zalícovaný otvor 13, který představuje opěru pro tuto koncovou oblast £. Chody závitu 6 na v ostrém úhlu se sbíhající koncové oblasti 8 mohou zásluhou toho dosednout na stěnu otvoru 13, takže je zajištěno optimální připevnění ve směru osy 9 šroubu 1 a také ve směru kolmém k této ose 9.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Šroub (1) pro vzájemné připevnění nejméně dvou součástí (2,
2. 3), který sestává z dříku (4), opatřeného případně na svém volném konci vrtacím úsekem nebo prorážecím hrotem a nejméně na části své délky závitem (6), přičemž na opačném konci je dřík (4) opatřen šroubovou hlavou (5), na kterou navazuje úsek (7) dříku (4) bez závitu, vyznačující se tím, žek úseku (7) dříku (4) bez závitu přivrácená koncová oblast (8) závitu (6) se při nejméně přibližně konstantním stoupání (S) závitu (6) v ostrém úhlu sbíhá směrem k ose (9) šroubu (1), přičemž výběžnou koncovou oblastí (8) závitu (6) se při otáčení šroubu (1) vytváří obalová plocha (10) ve tvaru komolého kužele.

   Šroub podle nároku 1, vyznačující že koncová oblast (8) závitu (6) se směrem dříku (4) bez závitu sbíhá k nule.

   se tím, k úseku (7)

   3. Šroub podle nároku 1, vyznačující se tím, že obalová plocha (10) výběžné koncové oblasti (8) závitu (6) je opsána přímou tvořící linií.

   4. Šroub podle nároku 1, vyznačující se tím, že obalová plocha (10) výběžné koncové oblasti (8) závitu (6) je opsána obloukovou tvořící linií.

   5. Šroub podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve výběžné koncové oblasti (8) se malý průměr (K) závitu • · · » ··· »·* • » (6) zvětšuje stejnou měrou, jako se zmenšuje vnější průměr (D) tohoto závitu (6) .

   6. Šroub podle nároku 1 a/nebo některého z nároků 2 až 5,

   vyznačuj íc i se t í m, že závit (6) je vícechodý. 7 . Šroub podle některého z nároků 1 až vyznačuj ící se ti m, že na úseku (7) dříku
3. (4) bez závitu je bezprostředně u šroubové hlavy (5) vytvořen nákružek (15) s průměrem (U) větším než je průměr zbylé, části úseku (7) bez závitu.

   8 . Šroub podle nároku 7, v y Z n a č u j i c i se tím, že průměr (U) nákružku (15) , který bezprostředně navazuj e na šroubovou hlavu (5), je větší než vrtací průměr vrtacího úseku, který je vytvořen na volném konci dříku (4). 9. Šroub podle některého z nároků 1 až 8 Z vyznačuj ící s e tím, že od šroubové hlavy (5) odvrácená součást (3) , do které zasahuj e výběžná koncová oblast (8) závitu (6) , má tlouštku nejméně

   přibližně rovnou stoupání (S) závitu (6).