HU207379B - Device for determining the minimum drawing clamping moment of screw connections - Google Patents

Description

A találmány lényege, hogy a szerkezet (1) egyetlen darabként kialakított egység, amely csavarszárbefogadó axiális furattal (la), valamint az egyik homlokfelületéből (lb) bemélyülő, az axiális furattal (la) koaxiális, hengeres, axiális fészekkel (1c) van ellátva, ahol az axiális fészek (le) átmérője (D) nagyobb, mint a csavarszár-befogadó furat (la) átmérője (d). Továbbá, a szerkezetnek (1) a külső palástján - az axiális fészket (le) befoglaló részéről axiális távközzel (f) - olyan külső, terhelési állapotjelző, radiális horony (ld) van kialakítva, amelynek hengeres palástfelülete (le) koncentrikus az axiális fészekkel (le), az átmérője (D’) pedig legfeljebb akkora, mint az axiális fészek (le) átmérője (D). Az axiális távköz (f) révén a radiális horony (ld) és az axiális fészek (le) közötti körzetben kör alakú összekötő, nyírási szakasz (lf) van kiképezve.

A találmány tárgya szerkezet csavarkapcsolatokhoz, amely csavaranyából és csavarszárból, illetve fejescsavarból és menetes furatból álló csavarkapcsolat meghúzásához szükséges minimális nyomaték meghatározására alkalmas.

Az ipari tömeggyártásban, így különösen a gépjárművek gyártása során különösen fontos, hogy a csavaranyákat, illetve csavarokat az előírt erővel húzzák meg. A motoros hajtású csavarozógépeket gyakran alkalmazzák az ilyen típusú gyártósorokon, amelyeknél a csavarozógép által kifejtett csavarónyomaték mindig attól függ, hogy azok milyen nyomatékértékre vannak beállítva. A csavarozógépek használata során az előírt csavarmeghúzási nyomaték gyakran változhat, például az alkalmazott különféle méretű és típusú csavarkapcsolat függvényében, vagy a szerelendő, illetve felfogandó szerkezeti egységek jellegétől függően. Ha a munkás nyomatékjelző csavarkulcsot nem használ, akkor számolni kell azzal a veszéllyel, hogy egyes csavarkapcsolatok nem kellő meghúzása miatt lazák lesznek, más csavarkapcsolatok viszont az előírtnál nagyobb meghúzási nyomaték alkalmazása miatt túlfeszítettek lesznek, ami ugyancsak káros.

Például az US 4289061 számú szabadalmi leírásból a DE OS 2601731 számú közrebocsátási iratból és a GB 1383 843 számú szabadalmi leírásból ismertek különféle deformálható csavaralátétek. Ezek közös jellegzetessége, hogy a csavarmeghúzáskor rugalmas deformációt szenvednek, de ezek a minimális meghúzási nyomaték meghatározására eleve alkalmatlanok.

Ismert továbbá a DE OS 3 320 427 számú közrebocsátás! iratból olyan rögzítőelem, amely csavarkapcsolatoknál a meghúzási nyomaték határolására való. Ennél a csavarorsóval támanya menetesen kapcsolódik, ennek külső palástjához viszont elnyiródó menetes kapcsolattal működtetőegység csatlakozik. A csavarkapcsolat meghúzása a külső működtetőegységen keresztül történik, a fellépő szorítóerőket váll és az előírt maximális szorítónyomatéknál elnyiródó meneíkapcsolat veszi fel. A külső menetes kapcsolat elnyíródása után a működtetőegység már nem képes forgatónyomatékot átadni a támanyára. Ez a szerkezet tehát arra szolgál, hogy az előírt maximális meghúzási nyomatékot határolja, amit a külső menetkapcsolat elnyíródásával érnek el. Rendeltetésében és szerkezeti kialakításában ez a megoldás azonban nem alkalmazható csavarkapcsolatoknál arra a célra, hogy a minimális szorítónyomatékot meghatározza, ellenőrizze, illetve kijelezze, ami viszont csavarozógépek alkalmazása esetén különösen fontos lenne.

A jelen találmánnyal célunk a fentiekben említett hiányosság kiküszöbölése, azaz olyan megoldás létrehozása, amellyel a csavarkapcsolat előírt minimális meghúzási nyomatéka nyomatékkulcs alkalmazása nélkül is egyszerűen meghatározható.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldható, ha a csavarkapcsolat révén összeszorítandó elemek közé olyan szerkezetet építünk, amely az előre meghatározott, minimális meghúzási nyomaték hatására olyan külsőleg is látható, maradandó alakváltozást szenved, ami kívülről megfigyelhető és egyúttal biztonságosan jelzi, hogy a csavarkapcsolat meghúzásakor már elértük az előírt minimális nyomatékot.

A kitűzött feladatot olyan szerkezettel oldottuk meg, amely csavarkapcsolatok minimális meghúzási szorítónyomatékának megállapítására való. Ez a csavarkapcsolattal összeszorítandó szerkezeti részek közé van beépítve. A találmány lényege, hogy ez a szerkezet egyetlen darabként van kialakítva. Csavarszárbefogadó axiális furattal, valamint az egyik homlokfelületéből bemélyülő, az axiális furattal koaxiális, hengeres fészekkel rendelkezik, ahol a hengeres axiális fészek átmérője nagyobb, mint a csavarszárbefogadó axiális furaté. Továbbá, a szerkezetnek a külső palástján - az axiális fészket befoglaló részétől axiális távközzel külső, terhelési állapotjelző, radiális horony van kiképezve, ennek hengeres palástfelülete koncentrikus az axiális fészekkel, az átmérője pedig legfeljebb akkora, mint az axiális fészek átmérője. Az axiális távköz révén tehát a radiális horony és az axiális fészek közötti körzetben kör alakú, összekötő, nyírási szakasz van kialakítva.

Célszerű az olyan kivitel, amelynél a hengeres fészek mélysége azonos a radiális horony szélességével.

A találmány szerinti szerkezet egyetlen darabként is kialakítható a csavaranyával vagy csavarfejjel, ilyenkor annak egyik homlokoldalán van kialakítva. A szerkezet központi furata kialakítható ilyen esetben a csavaranya menetes furatának folytatásaként. De adott esetben ez az egyesített kivitel készülhet úgy, hogy a találmány szerinti szerkezet a csavaranya szorító végén kiképzett hengeres peremként van kialakítva.

Adott esetben a találmány szerinti szerkezet lehet csavaralátétszerű kialakítású, amely a csavarszárra felhúzható.

A hengeres fészek és a radiális horony közötti axiális távköz mindenkor úgy méretezendő, hogy a nyomatékhatároló egység kör alakú nyírási szakasza a csavarkapcsolat előírt, minimális nyomatúkkal terhelt állapotában elriyíródjék. Ilyenkor a radiális horony eltűnik,

HU 207 379 B amely egyúttal jelzi nyomatékkulcs nélkül is, hogy az előírt meghúzási nyomatékot elértük.

A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás két példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:

-az 1. ábrán a találmány szerinti szerkezet első példakénti kiviteli alakját metszetben tüntettük fel, mégpedig a jobb oldali részen a meghúzás előtti és a bal oldali részen a meghúzás után állapotban;

- a 2. ábrán a találmány szerinti szerkezet anyával egyesített változata látható oldalnézetben, részben kitörve;

- a 3. ábraa 2. ábra szerinti megoldás felülnézete.

Az 1. ábrán a találmány szerinti (1) szerkezet csavaralátétszerű, viszonylag lapos tárcsaként van kialakítva, és központi (la) furattal van ellátva. A központi (la) furat (d) átmérője úgy van megválasztva, hogy (2) csavar menetes (2a) szárát ezen szabadon átvezessük. Az 1. ábrán a (2a) szárat és a (2b) csavarfejet vékony eredmény vonallal jelöltük. Az 1. ábrán a (2b) csavarfej alsó homlokfelülete, valamint az ugyancsak vékony eredményvonallal jelölt felfogandó (3) szerkezeti rész felső felülete között helyezkedik el a találmány szerinti (1) szerkezet.

Az (1) szerkezetnek a (3) szerkezeti résszel érintkező alsó (lb) homlokfelületén besüllyesztett hengeres (le) fészek van kialakítva, amely a központi (la) furattal koaxiális. A hengeres (le) fészek (D) átmérője lényegesen nagyobb, mint a központi (la) furat (d) átmérője.

Az 1. ábrán a hengeres (le) fészek (D) átmérője az (1) szerkezet külső átmérőjénél kisebb. Itt jegyezzük azonban meg, hogy az (1) szerkezet külső felületének nem feltétlenül kell hengernek lennie, az elképzelhető bármely más alakban is.

A hengeres (le) fészek (p) mélységét konkrétan nem határozzuk meg a találmány szerint, de megjegyezzük, hogy előnyösen az megközelíti a hengeres (le) fészket határoló gyűrű radiális vastagságát, azaz közelítőleg az (1) szerkezet axiális gyűrűvastagságának felét.

Az (1) szerkezet a külső palástján radiális (ld) horonnyal van ellátva, amelynek belső (le) palástfelülete hengeres és koncentrikus a központi (la) furattal, valamint a hengeres (le) fészekkel. Ennek (D’) átmérője legalábbis megközelíti a hengeres (le) fészek (D) átmérőjét, előnyösen megegyezik azzal. Továbbá, a radiális (ld) horony (e) szélessége legalább közelítőleg megegyezik a hengeres (le) fészek (p) mélységével, célszerűen azzal azonos méretű. A fenti méretmegválasztási szempontokra az alábbiakban térünk ki.

Az 1. ábrából látható, hogy a radiális (ld) horony alsó homlokfelülete és a hengeres (le) fészek felső homlokfelülete között (f) távköznyi vastagságú anyag marad axiális irányban.

A találmány szempontjából ennek a (f) távköznyi vastagságú anyagnak igen lényeges szerepe van, mivel a csavarmeghúzáskor a minimális meghúzási szorítónyomaték elérését valójában ez jelzi a következőképpen:

A gyakorlati alkalmazás során a (2) csavart a (2b) csavarfejnél fogva forgatjuk a csavarkötés meghúzásakor, amely rászorítja a találmány szerinti nyomatékhatároló (1) szerkezetet a felfogandó (3) szerkezeti részre. Az (1) szerkezet felső része az alsó részéhez képest - az előírt csavarónyomaték felléptekor - nyírószerszámként működik. Az (f) távköznyi vastagságú anyagban (lf) szakaszra ható kritikus, minimális nyomaték ezt a szakaszt elnyírja, mihelyt a (2b) csavarfejre kifejtett csavarónyomaték eléri az előírt értéket, és az (1) szerkezet maradandó alakváltozást szenved.

Amint az 1. ábra bal oldali részén látható, a meghúzás utáni állapotban az (1) szerkezet radiális (ld) hornyának e szélessége eltűnik, azaz a gyűrűszerű felső része felfekszik az alsó részén, mivel a hengeres (le) palástfelület (D’) átmérőjét befogadja a hengeres (le) fészek (D) átmérője, és mivel a radiális (ld) horony (e) szélessége itt pontosan megegyezik a hengeres (le) fészek (p) mélységével.

Az ábrázolt esetben a (2) csavart motoros hajtású csavarozógéppel húztuk meg. Miután az (1) szerkezet (lf) szakaszán a nyírás megtörtént, a csavarozógép elvileg tovább folytathatná a felcsavarozást. A gyakorlatban azonban a csavarozógép által kifejtett meghúzónyomaték a meghúzási művelet utolsó fázisában is jól kézben tartható, hiszen ez a csavarozógép tengelyének egy körülfordulásán belül zajlik le. Ilyenkor kívülről szemmel jól követhető az (1) szerkezet fentebb részletezett maradandó alakváltozása.

Az (lf) szakasz nyírásához szükséges (F) erő az alábbi képletből számítható:

F - π x DfR, ahol

- D az (lf) szakasz átmérőjét;

- (f) annak vastagságát, azaz a „távközt”;

- R pedig az (1) szerkezet anyagának szilárdságát jelenti.

Célszerűen a radiális (ld) horony (e) szélessége 0,5 mm és 2,0 mm közötti értékű, az (1) szerkezet mindenkori alkalmazásától és méretétől függően.

A fentiekből nyilvánvaló, hogy a jelen találmány egy sor előnnyel jár, amelyek közül is a legfontosabb, hogy akár nyomatékkulcs nélkül is garantálja a csavarkapcsolat előírt mértékű meghúzását. A találmány szerinti (1) szerkezet 1. ábra szerinti példakénti kiviteléből is kitűnik, hogy a radiális (ld) horony kívülről jól látható, amíg a csavarkapcsolat szorítóereje meg nem haladja az előírt minimális értéket. Ilyenkor tehát a meghúzási folyamat még tovább folytatandó és nyomon követhető. Miután a radiális (ld) horony eltűnik, a meghúzás befejezhető, ilyenkor a munkás rögtön látja, hogy a csavarmeghúzás az előírt nyomatékkai megtörtént.

A fentiekből nyilvánvaló, hogy az 1. ábrán látható csavaralátétszerű (1) szerkezet csavarorsóval kapcsolódó csavaranya alá is helyezhető adott esetben, nemcsak az ábrázolt fejescsavar alá. A fentiek alapján ugyancsak nyilvánvaló, hogy lényegében mindegy, hogy a találmány szerinti (1) szerkezetet melyik oldalával szereljük, hiszen a nyírási (lf) szakasz mindkét oldali beszerelési módnál ugyanúgy működik.

HU 207 379 Β

A 2. és 3. ábrán találmány szerinti szerkezet olyan célszerű további példakénti kiviteli alakját szemléltetjük, amely hatlapfejű (4) csavaranyával egyesített kialakítású, azaz azzal egyetlen darabból van gyártva.

A 2. ábra alsó részén van kialakítva a részben kitörve szemléltetett találmány szerinti (4b) szerkezet, amely hengeres perem-szerű kiképzésű (3. ábra). A (4b) szerkezet elvi felépítésmódja azonos az 1. ábra szerinti kivitellel, azaz külső radiális (4d) horonnyal, valamint axiális, besüllyesztett hengeres (4c) fészekkel van ellátva [ezek a részletek lényegében megegyeznek az 1. ábrán feltüntetett (le) fészekkel, illetve (Id) horonnyal], A (4b) szerkezet központi (4a) furata a jelen esetben a (4) csavaranya menetes furatának folytatásaként van kialakítva.

A (4b) szerkezet külső palástjának természetesen nem kell feltétlenül hengeresnek lennie, az adott esetben a (4) csavaranyával megegyező hatlapú is lehet.

A csavaranyával egyesített találmány szerinti (4b) szerkezet alkalmazása lényegében megegyezik a fentiekben előadottakkal. A (4) csavaranya meghúzása közben mihelyt eltűnik a (4d) horony, jelzi a munkás számára, hogy a csavar előírt minimális nyomatékkai való meghúzása megtörtént, vagyis a nyírási (lf) szakasz elnyíródása bekövetkezett.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Szerkezet csavarkapcsolatok minimális meghúzás! szorítónyomatékának megállapítására, amely csavarkapcsolatok csavaranyából és csavarszárból, illetve fejescsavarból és menetes furattal ellátott szerkezeti elemből állnak, amely szerkezet a csavarkapcsolattal összeszorított szerkezeti részek közé van építve, azzal jellemezve, hogy a szerkezet (1, 4b) egyetlen darabként kialakított egységként van kiképezve, amely csavarszárbefogadó axiális furattal (la, 4a), valamint az egyik homlokfelületéből (lb) bemélyülő, az axiális furattal (la, 4a) koaxiális, hengeres, axiális fészekkel (1c, 4c) van ellátva, ahol az axiális fészek (le, 4c) átmérője (D) nagyobb, mint a csavarszár-befogadó furat (la, 4a) átmérője (d), továbbá a szerkezetnek (1, 4b) a külső palástján - az axiális fészket (le, 4c) befoglaló részétől axiális távközzel (f) - olyan külső, terhelési állapotjelző, radiális horony (ld, 4d) vagy kialakítva, amelynek hengeres palástfelülete (le) koncentrikus az axiális fészekkel (1c, 4c), az átmérője (D’) pedig legfeljebb akkora, mint az axiális fészek (le, 4c) átmérője (D), ahol az axiális távköz (f) révén a radiális horony (ld, 4d) és az axiális fészek (le, 4c) közötti körzetben kör alakú, összekötő, nyírási szakasz (lf) van kiképezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a hengeres, axiális fészek (le) mélysége (p) megegyezik a radiális horony (ld) szélességével (e).
3. 3. Az 1., vagy 2. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a szerkezet (4b), csavaranya (4) egyik végén, azzal egyetlen darabként van kialakítva, ahol a szerkezet (4b) csavarszárbefogadó furata (4a) a csavaranya (4) menetes furatának folytatásaként van kialakítva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a szerkezet (4b) a csavaranya (4) egyik végén kiképzett hengeres peremként van kialakítva.
5. 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy csavaralátétszerűen van kialakítva.