NO140313B - Gjengedannende skrue. - Google Patents

Abstract

Gjengedannende skrue.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår gjengedannende skruer som deformerer uten å skjære veggen av et på forhånd boret hull som skruen dreies inn i for å danne gjenger. Den gjengedannende skrue ifølge oppfinnelsen er fremstilt ved tildannelse av gjenger med hovedsakelig lik kjernediameter i et emne med gitt geometri for å skaffe en forbedret skrue som krever mindre dreiemoment for innskruing. Gjengene blir fortrinnsvis valset. Emnet omfatter et sirkelsylindrisk skaft med en avsmalnende forende som har plane partier jevnt fordelt rundt omkretsen, og som etter dannelse av gjeng-

ene utgjør et gjengedannende parti av skruen med gradvis høyere gjenger, hvorav i det minste noen har plane gjengetopp-partier.

Der finnes mange gjengedannende skruer som er fremstilt ved valsing av gjenger på emner av forskjellige utforminger. Ingen av disse har de spesielle egenskaper som skruen ifølge den foreliggende oppfinnelse oppviser.

Ifølge oppfinnelsen omfatter forenden av emnet et sylindrisk overgangsparti med regulært polygonalt tverrsnitt hvis hjørner ligger på samme radius som skaftoverflaten, og med en lengde som gir plass for minst én gjengevinding, som derved får en gjengetopp med hovedsakelig like, flate partier som skjærer hverandre langs skarpe, hovedsakelig aksiale toppkanter med tilnærmet samme høyde som gjengetoppene på det sirkelsylindriske skaft.

En foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen går ut på at tverrsnittet av emnets overgangsparti er syvkantet, så der fås en gjengetopp som for hver fulle gjengevinding har syv flate partier med mellomliggende skarpe toppkanter, samtidig som også tverr-

snittet av i det minste en del av et foran overgangspartiet liggende entringsparti er polygonalt, så der også på dette parti fås skarpe,

langsgående toppkanter mellom etter hverandre følgende flate partier langs gjengetoppen.

Når der på emnet valses gjenger med jevn kjernediameter,

blir de syv kanter på den avsmalnende spiss først presset sammen og deformert for å danne usammenhengende pyramideformede forhøyninger på begge sider av gjengeroten. De pyramideformede forhøyninger blir gradvis høyere etter hvert som de skarpe kanter skråner utover og gjengevalsene trenger dypere inn i dem. Når gjengevalsematrisene kommer i inngrep med hele bredden av en plan flate av spissen, dannes der en sammenhengende gjenge med flate partier på toppen og skarpe, langsgående, linjeformede kanter der hvor de plane partier skjærer hverandre. De plane partier blir smalere og høyere etterhvert som spissen vider seg ut, inntil de langsgående, linjeformede toppkanter. hovedsakelig når den høyde som svarer til full gjengehøyde. På dette sted danner overgangspartiet av emnet i det minste en vinding med syv eller flere toppkanter av samme høyde mellom like, flate partier. Bak overgangspartiet danner skråflater som går over i skaftet, flate partier av avtagende størrelse inntil der på emnet dannes en gjenge med en kontinuerlig topp. De langsgående toppkanter er ikke nøyaktig rette, men er tilbøyelige til å oppvise ender som rager over deres midtparti. Dette gir en ønsket materialdefor-merende kontur.

Overgangspartiet av emnet kan ha sider som strekker seg et lengre eller kortere stykke i lengderetningen før de ender i de skråflater som går over i skaftet. Den bakre kant av overgangspartiet kan danne en brutt venstre- eller høyredreiende skruelinje (trappelinje) eller dets sideflater kan ende på tilfeldige steder inne på skaftet. Skjønt spissen fortrinnsvis har flate skrånende sider med skarpe kanter hvor sidene skjærer hverandre, vil skruen ifølge oppfinnelsen også funksjonere dersom spissen er konisk og sidene av det prismatiske overgangsparti strekker seg inn i området for spissen.

Gradvis deformert materiale har på samme måte som alt deformert materiale, en tilbøyelighet til å fjære tilbake til sin opprinnelige udeformerte tilstand. Uten et overgangsparti vil denne fjæring klemme på de sammenhengende gjenger på skaftet, noe som frembringer høy friksjon og unødvendig høyt dreiemoment. Overgangspartiet med sine jevne toppkanter på hovedsakelig samme høyde som den endelige gjengetopp glatter ut denne innadrettede tilbakefjæring, slik at det maksimale dreiemoment som kreves for å skru inn en gitt gjengeformende skrue, reduseres i betydelig grad. Overgangspartiet tjener også til utjevning av et eventuelt potensielt høyere dreiemoment som kan skyldes små ujevnheter oppstått ved dannelsen av et

emne eller under gjengevalseprosessen.

Et lavere dreiemoment til innskruing av en gjengedannende

skrue gir mange fordeler ved arbeidsprosessen, f.eks. mindre trett-

het hos brukeren og resulterende høyere produksjon, mindre slitasje på innskruingsverktøyene ved automatisk produksjon osv.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet under henvis-

ning til tegningen.

Fig. 1 er et oppriss av forenden av en gjengedannende skrue ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et oppriss av forenden av et emne som der valses gjenger i for å skaffe skruen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et enderiss av emnet på fig. 2.

Fig. 4 er et diagram som viser det dreiemoment som er nød-

vendig for å skru inn en gjengedannende skrue med et overgangsparti,

og det høyere moment som er nødvendig for å skru inn en gjengedannende skrue uten overgangsparti.

Fig. 5, 6 og 7 er oppriss av forenden av modifiserte emner

for gjengedannende skruer.

Fig. 8 er et enderiss av emnene på fig. 5, 6 og 7.

Fig. 9 er et oppriss av forenden av et emne for en gjengedannende skrue ifølge et annet utførelseseksempel på oppfinnelsen, og fig. 10 er et enderiss av emnet på fig. 9.

Som vist på fig. 2 og 3, er en foretrukken utførelsesform for

den foreliggende oppfinnelse fremstilt av et skrueemne 10 med en avsmalnende spiss- eller forende som omfatter et forreste entringsparti 11 med syv flate sider 12-18 som danner en vinkel med aksen for emnet 10 på mellom 5 og 13°. Vinkelen for sidene 12-18 er fortrinnsvis ca. 6°. Entringspartiet 11 kan ha en flat endeflate 19

som ligger der hvor forenden er smalnet av til en bredde som er mindre enn kjernediameteren for de gjenger som skal valses.

Bak entringspartiet 11 på et sted som vil bli nærmere presi-

sert i det følgende, befinner der seg et prismatisk (sylindrisk) overgangsparti 20 med syv sider 21-27. Bak overgangspartiet 20

fører utover-skrånende flate partier 30-36 over i det sirkelsylindriske skaft 37. Skråflåtene 30-36 har fortrinnsvis en større

vinkel med aksen for emnet 10 enn sidene 12-18 av entringspartiet 11. I et eksempel på den foreliggende oppfinnelse dannet sidene 12-18 en vinkel på 6° og flatestykkene 30-36 en vinkel på 12° med aksen.

Gjengevalser (ikke vist) valser gjengene i emnet 10. Som vist på fig. 1 valser gjengevalsene fra entringspartiet og bakover en gjenge 39 med en kjerne 40 med jevn diameter. På entringspar-tiet danner gjengevalsene først usammenhengende par av pyramideformede forhøyninger 41 og 41', 42 og 42' resp. 43 og 43". Kjernen 40 av gjengene 39 trenger dypere ned under overflaten av emnet 10 etter hvert som gjengene snor seg bakover fra entringspartiet 11 mot skaftet 37. Når gjengevalsene står i inngrep med flatene 12-18 tvers over disses bredde, danner de deretter sammenhengende gjenger som har gradvis høyere og smalere flate partier 48, 49 og 50 ved toppen. Når gjengevalsene når overgangspartiet 20, danner de hovedsakelig like, flate partier 51-56 på toppen av gjengene 39. Mellom til hin-annen støtende, flate partier 48-5 3 dannes der skarpe langsgående toppkanter 9 som har noe opphøyde ender 8.

Langs de utoverskrånende flatepartier 31-33 blir de flate topp-partier 57 og 58 mindre for å gå over i de endelige, jevne gjenger 60 på skaftet 37. Det avsmalnende entringsparti 11 av emnet 10 går over i overgangspartiet 20 på et sted hvor gjengevalsene vil presse materialet i emnet hovedsakelig ut til høyden av fulle gjenger ved de langsgående toppkanter.

Den gjengeformende skrue ifølge den foreliggende oppfinnelse danner gjenger under anvendelse av mindre dreiemoment enn andre gjengedannende skruer, fordi de skarpe toppkanter 9 og de pyramideformede forhøyninger 41-43' utøver mindre friksjon enn avrundede elementer ville ha gjort. Disse elementer skaffer alene således en forbedret gjengedannende skrue. Det dreiemoment som kreves for å skru inn en skrue utformet ifølge den foreliggende oppfinnelse uten et overgangsparti, er vist som en stiplet linje i diagrammet på fig. 4.

Materiale som deformeres når en gjengedannende skrue skrus inn i det, er til en viss grad tilbøyelig til å fjære eller flyte tilbake til sin opprinnelige stilling. Dette bevirker økt dreiemoment på grunn av friksjon, når de jevne gjenger på skaftet nås. Overgangspartiet 20 av emnet 10 skaffer toppkanter 9 med hovedsakelig full gjengehøyde over dette parti. Disse toppkanter 9 i overgangspartiet 2 0 jevner ut denne fjæring og reduserer i betydelig grad dreiemomentet, som vist ved heltrukken linje i diagrammet på

fig. 4. I dette diagram representerer partiet A av linjen T entringspartiet av den gjengedannende skrue, partiet B overgangspar-

tiet, partiet C de gjenger som er tildannet i de utoverskrånende flate partier,og partiet D de gjenger som er dannet i skaftet. Det dreiemoment som fremkommer når disse partier entrer et hull, er grafisk illustrert ved den heltrukne linje. På lignende måte representerer partiet A' av linje T' entringspartiet av en skrue uten overgangsparti, partiet B<1> gjengene i utad skrånende flate partier som går over i skaftet, og partiet C skaftgjengene. Fra diagram-

met på fig. 4 vil det ses at overgangspartiet av et skaft kan redu-sere det nødvendige maksimale innskruingsmoment med nesten 45%.

Der henvises nå til fig. 5, hvor et emne 65 har et entringsparti 66 med avsmalnende flate sider. Et overgangsparti 6 7 har flate prismatiske sider 68-74 med økende lengde som ved overgangen til de utoverskrånende flate partier 75-81 i skaftet 82 ender i en vinding av en høyredreiende avtrappet skruelinje.

Som vist på fig. 6 er emnet 65' maken til emnet 65 med unn-tagelse av at overgangspartiet 67' er begrenset av en vinding av en venstredreiende avtrappet skruelinje.

Som vist på fig. 7 er emnet 65"' utført med et overgangsparti

67'<1> med flate sider 68l,-74'' som har tilfeldig lengde og ender på tilfeldige steder. Det er funnet at det er best at overgangspar-

tiet ikke er begrenset av en skruelinje som svarer til skruelinjen for de gjenger som er innvalset i partiet. Dersom skruelinjen for-løper i samme retning som den for gjengene, bør den ha en større stigning.

På fig. 9 og 10 er der vist en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor et emne 90 er utført med et konisk en-tringsparti 91. Et prismatisk overgangsparti 92 har syv flatepar-

tier 93-99 som strekker seg fremover til entringspartiet og bak-

til er begrenset av en avtrappet skruelinje som er dannet av overgangen mellom flatepartiene 93-99 og de utoverskrånende flate par-

tier 100-106 som går over i skaftet 10 7. Skjønt det koniske entringsparti av emnet 90 ikke skaffer skarpe toppkanter på gjenger som er valset i entringspartiet, skaffer overgangspartiet 92 flate partier på den gjengetopp som er valset inn i dette, med skarpe

toppkanter der disse flate partier grenser til hverandre. Disse langsgående toppkanter som befinner seg i overgangspartiet og hovedsakelig på nivået for full gjengehøyde, reduserer innskruingsmo-mentet så meget at der fås en tilfredsstillende gjengedannende skrue.

Selv om der for et emne med et entringsparti 11 og et overgangsparti 20 kan benyttes et antall sider som er forskjellig fra syv, er det funnet at syv er det mest fordelaktige.

Claims (3)

1. Gjengedannende skrue hvor gjengene (39) er tildannet med hovedsakelig lik kjernediameter i et emne (10, 65, 65', 651', 90) som omfatter et sirkelsylindrisk skaft (37, 82, 82', 82'', 107 resp. D) med en avsmalnende forende som har plane partier jevnt fordelt rundt omkretsen, og som etter dannelse av gjengene utgjør et gjengedannende parti av skruen med gradvis høyere gjenger, hvorav i det minste noen har plane gjengetopp-partier, karakterisert ved at forenden av emnet omfatter et sylindrisk overgangsparti (20, 67, 67', 67'', 92 resp. B) med regulært polygonalt tverrsnitt hvis hjørner ligger på samme radius som skaftoverflaten, og med en lengde som gir plass for minst én gjengevinding, som derved får en gjengetopp med hovedsakelig like, flate partier (51 -56) som skjærer hverandre langs skarpe, hovedsakelig aksiale toppkanter (9) med tilnærmet samme høyde som gjengetoppene på det sirkelsylindriske skaft.

2. Skrue som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrsnittet av emnets overgangsparti er syvkantet, så der fås en gjengetopp som for hver fulle gjengevinding har syv flate partier med mellomliggende skarpe toppkanter (9).

3. Skrue som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at også tverrsnittet av i det minste en del av et foran overgangspartiet liggende entringsparti (11, 66, 66', 66'', 91 resp. A) er polygonalt, så der også på dette parti fås skarpe, langsgående toppkanter (9) mellom etter hverandre følgende flate partier langs gjengetoppen.