NO337962B1

NO337962B1 - Distribution of tension in a nut and bolted connection

Info

Publication number: NO337962B1
Application number: NO20141183A
Authority: NO
Inventors: Erik Varg Høyberg
Original assignee: Vetco Gray Scandinavia As
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-07-18
Also published as: NO20141183A1

Description

Fordeling av spenning i en mutter- og boltforbindelse Distribution of stress in a nut and bolt connection

Teknisk område for oppfinnelsen Technical field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et middel for å forbedre fordeling av spenning i grensesnittet mellom en mutter og en bolt som går gjennom mutteren i gjenget inngrep. I et første aspekt gjelder foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og en mutter som er spesielt konstruert til å fordele strekkraften som bolten påfører et økende antall gjenger mellom mutter og bolt i gjenget inngrep. I et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse en dreietapp som er tilpasset for samvirke med en drivskrue i et klemforbindelsessystem. The present invention relates to a method and a means for improving the distribution of tension in the interface between a nut and a bolt that passes through the nut in threaded engagement. In a first aspect, the present invention relates to a method and a nut which is specially designed to distribute the tensile force which the bolt applies to an increasing number of threads between nut and bolt in threaded engagement. In another aspect, the present invention relates to a pivot which is adapted for cooperation with a drive screw in a clamping connection system.

Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk Background to the invention and prior art

I vanlige bolt- og mutter-forbindelser blir en strekklast overført hovedsakelig via de første få gjengeparene som er i inngrep, fordi under økende strekkraft blir én gjengekomponent strukket mens den andre blir sammentrukket. De påfølgende gjengene blir derved vanligvis mindre involvert, slik at fordeling av spenning typisk blir ganske dårlig når det gjelder vanlige bolt- og mutterforbindelser. I denne sammen-heng refererer «første gjengepar» til den gjengen på mutteren og på bolten som kommer i inngrep etter første omdreining av bolten langs sin akse, «påfølgende gjenger» vil så være det gjengeparet som kommer i inngrep ved den andre omdreiningen av bolten og så videre. In normal bolt and nut connections, a tensile load is transmitted mainly via the first few pairs of threads that are engaged, because under increasing tension, one thread component is stretched while the other is contracted. The subsequent threads are thereby usually less involved, so that the distribution of stress is typically quite poor in the case of normal bolt and nut connections. In this context, "first pair of threads" refers to the thread on the nut and on the bolt that engages after the first revolution of the bolt along its axis, "subsequent threads" will then be the pair of threads that engages on the second revolution of the bolt and so on.

For eksempel kan det i gjengede forbindelser (bolt og mutter) bli absorbert en andel på 50% eller mer av spenning i det første par gjenger (mutter/bolt), noe som selvsagt begrenser kapasiteten av forbindelsen. For applikasjoner med høye dreiemomenter, slik som for eksempel ved systemer med under-sjøiske klemforbindelser, kan dette være den begrensende faktoren i konstruksjonen. Årsaken er at når dreiemomentet øker, vil gjengene på en drivskrue (bolt) bli forlenget, mens gjengene på en dreietapp (mutter) vil bli sammentrykt, og dette fører til at kontakten mellom neste inntilliggende gjengepar blir redusert. For example, in threaded connections (bolt and nut), a proportion of 50% or more of tension can be absorbed in the first pair of threads (nut/bolt), which obviously limits the capacity of the connection. For applications with high torques, such as for example in systems with subsea clamp connections, this can be the limiting factor in the design. The reason is that when the torque increases, the threads on a drive screw (bolt) will be extended, while the threads on a pivot pin (nut) will be compressed, and this causes the contact between the next adjacent pair of threads to be reduced.

Kjente forsøk på å forbedre fordeling av spenning i en gjenget bolt- og mutterforbindelse omfatter blant annet å progressivt endre stigningen i gjengene eller å variere bredden eller endre formen på gjengene, eller å danne gjengene på en avsmalnende formet bolt/boltboring osv. Mange av disse løsningene vil imidlertid innebære komplisert analyse og tilpassing, og de vil være vanskelige og kostbare å maskinere om en skal sikre de trange toleransene som kreves. Known attempts to improve stress distribution in a threaded bolt and nut connection include progressively changing the pitch of the threads or varying the width or changing the shape of the threads, or forming the threads on a tapered bolt/bolt bore, etc. Many of these however, the solutions will involve complicated analysis and adaptation, and they will be difficult and expensive to machine if the tight tolerances required are to be ensured.

Det er også tidligere kjent å fordele lasten som virker på gjengene i en gjenget forbindelse ved å innrette en ringformet utsparing fra én ende av mutteren, og på denne måten danne en avsmalnende sylinder rundt det gjengede hullet gjennom mutteren, se NIEMANN, G., Maschinenelemente, 1981, ISBN 3-06809-0, side 205, figur 10/11 b. It is also previously known to distribute the load acting on the threads in a threaded connection by arranging an annular recess from one end of the nut, and in this way forming a tapered cylinder around the threaded hole through the nut, see NIEMANN, G., Maschinenelemente , 1981, ISBN 3-06809-0, page 205, figure 10/11 b.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Målet med foreliggende oppfinnelse er altså å forbedre fordeling av spenning over grensesnittet mellom en mutter og en bolt i gjenget inngrep. The aim of the present invention is therefore to improve the distribution of tension across the interface between a nut and a bolt in threaded engagement.

Oppnås dette målet kan det føre til en høyere ytelsesgrad for gjengeforbindelsen, eller samme merkeytelse men mindre størrelse av mutter/dreietapp og bolt slik at installasjonen krever mindre plass. If this goal is achieved, it can lead to a higher degree of performance for the threaded connection, or the same rated performance but a smaller size of nut/pivot and bolt so that the installation requires less space.

Målet oppnås ved en fremgangsmåte som omfatter utforming av et gjennomgående hull, innvendig gjenget, gjennom en mutter, der fremgangsmåten videre omfatter at en del av mutteren forsynes med spor eller slisser fra den ene enden av det gjengede hullet, slik at det mellom nabospor dannes en finger som stikker ut fra en uslisset del av mutteren og er integrert forbunden med den uslissede delen ved de innerste endene av slissene, idet fingrene er dimensjonert til å bøye seg elastisk, som følge av en strekklast som blir påført av en bolt som er i gjenget inngrep med gjengene på fingrene. The aim is achieved by a method which comprises the design of a through hole, internally threaded, through a nut, where the method further comprises providing a part of the nut with grooves or slots from one end of the threaded hole, so that between neighboring grooves a finger projecting from an unslotted portion of the nut and integrally connected to the unslotted portion at the innermost ends of the slots, the fingers being sized to flex elastically as a result of a tensile load applied by a threaded bolt engagement with the threads on the fingers.

I en foretrukket utførelse omfatter fremgangsmåten avsmalning av en del av mutteren slik at den radielle dimensjonen av fingrene avtar i retning mot den slissede enden av mutteren eller det gjengede hullet. In a preferred embodiment, the method comprises tapering a part of the nut so that the radial dimension of the fingers decreases in the direction towards the slotted end of the nut or the threaded hole.

Kombinasjonen av tiltakene med slissing og avsmalning av mutteren tillater fingrene som er dannet å bøye seg både i aksiell og radiell retning på en slik måte at graden av bøying for hvert gjengepar som er i inngrep, er bestemt av spenning påført på foregående gjengepar. Øket spenning på et gjengepar vil med andre ord føre til økt elastisk bøying av fingrene og forbedret overføring av spenning til nærliggende/etterfølgende gj engepar. The combination of the measures of slotting and tapering the nut allows the fingers formed to bend in both axial and radial directions in such a way that the degree of bending for each engaged pair of threads is determined by the tension applied to the preceding pair of threads. In other words, increased tension on a pair of threads will lead to increased elastic bending of the fingers and improved transfer of tension to nearby/following pairs of threads.

Én utførelse av fremgangsmåten går ut på et ekstra trinn ved å utforme i mutteren en avsmalnende sylinder rundt det gjengede hullet, og å slisse den avsmalnende sylinderen fra den smale enden mot den bredere enden av den avsmalnende sylinderen. One embodiment of the method involves an additional step of forming in the nut a tapered cylinder around the threaded hole, and slotting the tapered cylinder from the narrow end toward the wider end of the tapered cylinder.

I et annet aspekt blir målet for oppfinnelsen oppfylt ved en mutter som omfatter et gjennomgående hull, innvendig gjenget og tilpasset for gjenget inngrep med en bolt som kan passere gjennom mutteren, idet en ringformet utsparing som strekker seg innover fra omkretsen av mutteren og går konsentrisk rundt det gjengede hullet, idet den ringformede utsparingen har en radiell bredde definert mellom en ytterdiameter og en indre diameter, der den indre diameteren øker fra periferien av mutteren til en bunn i den ringformede utsparingen, slik at innerdiameteren definerer en avsmalnende sylinder rundt det gjengede hullet, og videre slik at den avsmalnende sylinderen er slisset fra omkretsen av mutteren mot bunnen av den ringformede utsparingen, slik at det mellom naboslisser dannes en finger som stikker ut fra en uslisset del av mutteren og er integrert forbunden med den uslissede delen ved de innerste endene av slissene. In another aspect, the object of the invention is accomplished by a nut comprising a through hole, internally threaded and adapted for threaded engagement with a bolt which can pass through the nut, an annular recess extending inwardly from the circumference of the nut and running concentrically around the threaded hole, the annular recess having a radial width defined between an outer diameter and an inner diameter, the inner diameter increasing from the periphery of the nut to a bottom of the annular recess, such that the inner diameter defines a tapering cylinder around the threaded hole, and further so that the tapered cylinder is slotted from the circumference of the nut towards the bottom of the annular recess, so that between adjacent slots a finger is formed which projects from an unslotted part of the nut and is integrally connected to the unslotted part at the innermost ends of the slits.

Utførelser av oppfinnelsen kan oppvise andre spesifikasjoner, slik det følgende beskriver som eksempler som kan anvende grunnideen beskrevet ovenfor, enten hver for seg eller i ulike nyttige kombinasjoner: - slisser og/eller fingre kan være jevnt eller ujevnt fordelt langs omkretsen av mutteren/gjengehullet, - slisser og/eller fingre langs omkretsen kan være likt eller ulikt dimensjonert når det gjelder bredde langs omkretsen av mutteren/gjengehullet, - slisser eller fingre kan ha parallelle sider sett i et radielt tverrsnitt gjennom mutter/gjengehull, - slisser og/eller fingre kan ha ikke-parallelle sider i et radielt tverrsnitt gjennom mutter/gjengehull, - slisser og fingre kan ha parallelle eller ikke-parallelle sider i lengderetning av mutteren/gjengehullet, - innerenden av slisser kan være utformet med en radius der fingrene er i forbindelse med den uslissede delen av mutteren, - slisser kan være utformet som blinde utsparinger som ender i en radiell avstand fra gjengehullet, slik at det gjennstår en bro av materiale mellom nabofingre. Embodiments of the invention can have other specifications, as the following describes as examples that can apply the basic idea described above, either individually or in various useful combinations: - slots and/or fingers can be evenly or unevenly distributed along the circumference of the nut/threaded hole, - slots and/or fingers along the circumference can be of the same or different dimensions in terms of width along the circumference of the nut/threaded hole, - slots or fingers can have parallel sides seen in a radial cross-section through the nut/threaded hole, - slots and/or fingers can have non-parallel sides in a radial cross-section through the nut/threaded hole, - slots and fingers can have parallel or non-parallel sides in the longitudinal direction of the nut/threaded hole, - the inner end of the slots can be designed with a radius where the fingers are connected to it unslotted part of the nut, - slots can be designed as blind recesses that end at a radial distance from the threaded hole, as that there remains a bridge of material between neighboring fingers.

Fortsatt helt innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse er én anvendbar implementering og utførelse av oppfinnelsen som omfatter en dreietapp for et klemforbindelsessystem, idet denne dreietappen er tilpasset til å bli montert dreibar i en klemforbindelse samtidig som den er i gjenget inngrep med en drivskrue som kan passere gjennom dreietappen, der dreietapp omfatter: - en sirkulær-sylindrisk periferi konsentrisk plassert om en langsgående aksel som er koblet til sentrene på endene av dreietappen, - et gjennomgående hull, innvendig gjenget, som løper diametralt gjennom dreietappen, der det gjengede hullet har en senterakse som krysser den langsgående aksen av dreietappen i rette vinkler, - der en ringformet utsparing som strekker seg innover fra periferien av dreietappen konsentrisk i forhold til det gjengede hullet, idet den ringformede utsparingen har en radiell bredde definert mellom en ytterdiameter og en innerdiameter, og innerdiameteren øker fra periferien av dreietappen mot en bunn av den ringformede utsparingen, innerdiameteren definerer en avsmalnende sylinder omkring det gjengede hullet, og videre idet den avsmalnende sylinderen er slisset fra periferien av mutteren mot bunnen av den ringformede utsparingen, slik at det mellom naboslisser dannes en finger som stikker ut fra en uslisset del av mutteren og er integrert forbunden med den uslissede delen ved de innerste endene av slissene. Still entirely within the scope of the present invention is one applicable implementation and embodiment of the invention which comprises a pivot pin for a clamp connection system, this pivot pin being adapted to be rotatably mounted in a clamp connection while being in threaded engagement with a drive screw which can pass through the pivot pin, where the pivot pin comprises: - a circular-cylindrical periphery concentrically placed about a longitudinal shaft which is connected to the centers of the ends of the pivot pin, - a through hole, internally threaded, running diametrically through the pivot pin, where the threaded hole has a central axis which intersects the longitudinal axis of the pivot pin at right angles, - where an annular recess extending inward from the periphery of the pivot pin concentrically with respect to the threaded hole, the annular recess having a radial width defined between an outer diameter and an inner diameter, and the inner diameter increases from the periphery of the pivot towards a bottom of the annular recess, the inner diameter defining a tapering cylinder around the threaded hole, and further as the tapering cylinder is slotted from the periphery of the nut towards the bottom of the annular recess, so that between neighboring slots a finger is formed which protrudes from an unslotted part of the nut and is integrally connected to the unslotted part at the innermost ends of the slots.

Ytterligere detaljer og fordeler vedrørende oppfinnelsen vil bli diskutert nedenfor i den detaljerte beskrivelsen av foretrukne utførelser. Further details and advantages of the invention will be discussed below in the detailed description of preferred embodiments.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene Brief description of the drawing figures

Utførelser av oppfinnelsen vil bli forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjemategningene. Tegningene viser følgende: Figur 1 er et snitt langs et plan T-T gjennom ]engdesenteret i en mutter eller dreietapp vist på figur 3, Embodiments of the invention will be explained below with reference to the attached schematic drawings. The drawings show the following: Figure 1 is a section along a plane T-T through the length center of a nut or pivot shown in Figure 3,

figur 2 viser et snittplan på nivå II-II i mutteren eller dreietappen på figur 3, figure 2 shows a sectional plane at level II-II in the nut or pivot pin in figure 3,

figur 3 er et sideriss i rette vinkler på et gjenget hull gjennom mutteren eller dreietappen, figure 3 is a side view at right angles of a threaded hole through the nut or pivot,

figur 4 er et sideriss tilsvarende figur 3 som viser en annen utførelse av mutteren eller dreietappen, figure 4 is a side view corresponding to figure 3 showing another embodiment of the nut or pivot pin,

figur 5 er et sideriss tilsvarende figurene 3 og 4 som viser enda en annen utførelse av mutteren eller dreietapp, og figure 5 is a side view corresponding to figures 3 and 4 showing yet another embodiment of the nut or pivot pin, and

figur 6 viser en skjematisk illustrasjon av arrangementet av en dreietapp og en drivskrue i et klemforbindelsessystem. figure 6 shows a schematic illustration of the arrangement of a pivot pin and a drive screw in a clamp connection system.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser Detailed description of preferred designs

På figur 1 er en mutter 1 i form av en dreietapp illustrert i et snitt gjennom aksialsenteret C som forbinder sentrene i endeplanene 2 og 3 på mutteren eller dreietappen 1. Med henvisning også til figur 6 er en dreietapp 1 tilpasset for montering slik at den er i stand til å rotere mens den er i gjenget inngrep med en drivskrue 4 som passerer gjennom dreietappen i et klemforbindelsessystem. Generell utforming og innretning av dreietapp og drivskrue i et klemforbindelsessystem er illustrert skjematisk på figur 6. Kort forklart omfatter et klemforbindelsessystem et par klemsegmenter 5 og 6 som er dreibart hengslet ved 7 og 8. I en fri, dreibar ende har hvert klemsegment en dreietapp som er montert dreibar i et sete som er utformet i klemsegmentet. Dreietappene i klera-segmentene 5 og 6 står i gjenget inngrep med drivskruen 4 som passerer gjennom begge dreietapper. Gjengene på drivskruen, henholdsvis på dreietappene er vendt slik at dreietappene beveger seg innbyrdes i motsatt retninger langsetter drivskruen når drivskruen blir dreid. Onder bevegelse langs drivskruen må dreietappene rotere noen få grader i setene som er dannet i de dreibare endene av klemsegmentene. For dette formålet er dreietapper utformet med en rotasjonssymmetrisk ytterflate og omkrets 9 som passer i setene. Vanligvis blir dreietapper, i det minste delvis, utformet med en sirkulær-sylindrisk periferi 9. In Figure 1, a nut 1 in the form of a pivot pin is illustrated in a section through the axial center C which connects the centers in the end planes 2 and 3 of the nut or pivot pin 1. With reference also to Figure 6, a pivot pin 1 is adapted for assembly so that it is capable of rotating while in threaded engagement with a drive screw 4 passing through the pivot in a clamping connection system. The general design and arrangement of pivot pin and drive screw in a clamp connection system is illustrated schematically in Figure 6. Briefly explained, a clamp connection system comprises a pair of clamp segments 5 and 6 which are rotatably hinged at 7 and 8. At a free, rotatable end, each clamp segment has a pivot pin which is mounted rotatably in a seat designed in the clamping segment. The pivots in the klera segments 5 and 6 are in threaded engagement with the drive screw 4 which passes through both pivots. The threads on the drive screw, respectively on the pivot pins, are reversed so that the pivot pins move in opposite directions, extending the drive screw when the drive screw is turned. During movement along the drive screw, the pivot pins must rotate a few degrees in the seats formed in the pivotable ends of the clamping segments. For this purpose, pivots are designed with a rotationally symmetrical outer surface and circumference 9 that fits in the seats. Typically, pivots are, at least partially, designed with a circular-cylindrical periphery 9.

Med henvisning til figurene 1 og 2 er et gjennomgående hull 10 utformet til å løpe diametralt gjennom mutter eller dreietapp 1. Med andre ord krysser et lengdesenter L i det gjennomgående hullet aksialsenteret C i rette vinkler. Det gjennomgående hullet 10 er utformet med en indre gjenge 11 som passer sammen med gjenger dannet utvendig på en bolt eller drivskrue som kan passere gjennom hullet 10 i gjenget inngrep med den indre gjengen 11 i hullet 10. På tegningsfigurene er gjenge 11 angitt med stiplet strek. With reference to Figures 1 and 2, a through hole 10 is designed to run diametrically through nut or pivot pin 1. In other words, a longitudinal center L of the through hole crosses the axial center C at right angles. The through hole 10 is designed with an internal thread 11 which fits together with threads formed on the outside of a bolt or drive screw which can pass through the hole 10 in threaded engagement with the internal thread 11 in the hole 10. In the drawings, thread 11 is indicated by a dashed line .

En del 12 av lengden av mutteren og av det gjengede gjennomgående hullet 10 er slisset fra én ende av gjengehullet, denne enden er angitt med henvisningsnummer 13. Naboslisser 14 definerer mellom seg en finger 15 som stikker ut fra en uslisset lengde 16 av mutteren. Nabofingre 15 er forbundet med den uslissede delen av mutteren i innerste ende av slissene 14. Innerflåtene på fingrene 15, som vender mot lengdesenteret L i det gjennomgående gjengehullet 10, inkluderer derved deler av gjengen 11, og nevnte deler er definert av slissene 14. A part 12 of the length of the nut and of the threaded through hole 10 is slotted from one end of the threaded hole, this end is indicated by reference number 13. Neighboring slots 14 define between them a finger 15 which protrudes from an unslotted length 16 of the nut. Neighboring fingers 15 are connected to the unslotted part of the nut at the innermost end of the slots 14. The inner fins of the fingers 15, which face the longitudinal center L in the through threaded hole 10, thereby include parts of the thread 11, and said parts are defined by the slots 14.

Slissene 14 kan være utformet med parallelle eller ikke-parallelle sider, sett i lengderetningen til mutteren/ gjengehullet 10. I den utførelsen som er vist på figur 1 er slissene 14 V-formet med de brede endene av slissene som åpner i enden 13 på mutteren eller gjengehullet 10. De indre endene av slissene 14 er utformet med en radius 17 som danner et overgangsområde mellom nabofingre 15 der fingrene er forbundet til den uslissede delen 16 av mutteren. Radius 17 er anvendt for å unngå at det bygger seg opp en konsentrasjon av spenning i regionene hvor fingrene er festet til den uslissede delen av mutteren. The slots 14 can be designed with parallel or non-parallel sides, seen in the longitudinal direction of the nut/threaded hole 10. In the embodiment shown in Figure 1, the slots 14 are V-shaped with the wide ends of the slots opening at the end 13 of the nut or the threaded hole 10. The inner ends of the slots 14 are designed with a radius 17 which forms a transition area between neighboring fingers 15 where the fingers are connected to the unslotted part 16 of the nut. Radius 17 is used to avoid a concentration of tension building up in the regions where the fingers are attached to the unslotted part of the nut.

I utførelser hvor slissene 14 har sider som løper parallelt, slik som i utførelsen på figurene 4 og 5, kan den innerste delen av hver slisse ha sirkulær form for å unngå at det bygger seg opp spenningkonsentrasjoner. In embodiments where the slits 14 have sides that run parallel, such as in the embodiment in Figures 4 and 5, the innermost part of each slit can have a circular shape to avoid stress concentrations building up.

Slissene 14 kan være konstruert med ulike utførelser og størrelser. Slissen kan for eksempel være bred eller smal, med sider som er parallelle eller som konvergerer/divergerer, sett i lengderetningen, eller ha sider som er parallelle eller ikke-parallelle, sett radielt eller i tverrsnitt. The slots 14 can be constructed with different designs and sizes. For example, the slit can be wide or narrow, with sides that are parallel or that converge/diverge, viewed longitudinally, or have sides that are parallel or non-parallel, viewed radially or in cross section.

For eksempel, dersom det ikke er anvendt noen vinkel mellom nabofingre, vil slissene eller de utsparte delene ha rektangulær form, bortsett fra en radius eller sirkulært område ved den innerste enden som må være der for å redusere spenningkonsentrasjoner og unngå utvikling og forplantning av sprekker i rautteren/dreietappen. Når det anvendes en vinkel mellom fingrene (se vinkel a på figurene 2 og 3), fremkommer V-formen på slisser og fingre, og størrelsen av vinkelen i utsparingene vil bestemme hvor spisse eller smale ytterendene av fingrene vil være. For example, if no angle between adjacent fingers is used, the slots or recesses will be rectangular in shape, except for a radius or circular area at the innermost end which must be there to reduce stress concentrations and avoid the development and propagation of cracks in the router/pivot. When an angle is used between the fingers (see angle a in figures 2 and 3), the V-shape appears on the slits and fingers, and the size of the angle in the recesses will determine how pointed or narrow the outer ends of the fingers will be.

Det finnes minst to hovedbetraktninger som må gjøres når det gjelder vinkler som brukes i mutter eller dreietapp. Første vinkel er vinkelen a som dannes ved å lage slissene eller utsparingene mellom fingrene. Dersom utsparingene lages rektangulære er denne vinkelen lik null. Den andre vinkelen er vinkel B som beskriver avsmalning av mutteren eller ytter-diameteren av fingrene, der det tynneste stedet på den avsmalnende delen og på fingrene er nærmest til den ytre omkretsen på mutteren eller dreietappen, mens det tykkeste stedet er det innerste snittet av den avsmalnende delen som er forbundet til den uslissede delen av mutteren eller dreietappen. Ved å variere disse to vinklene i tillegg til dybden av utsparingene og tykkelsen av ytre og indre del av det avsmalnende området, kan størrelsen på radiell og aksiell forflytning av gjengene endres eller kontrolleres. There are at least two main considerations that must be made when it comes to angles used in a nut or pivot. The first angle is the angle a which is formed by making the slits or recesses between the fingers. If the recesses are made rectangular, this angle is equal to zero. The second angle is angle B which describes the taper of the nut or the outer diameter of the fingers, where the thinnest place on the taper and on the fingers is closest to the outer circumference of the nut or pivot pin, while the thickest place is the innermost cut of it tapered portion that is connected to the unslotted portion of the nut or pivot. By varying these two angles in addition to the depth of the recesses and the thickness of the outer and inner portion of the tapered area, the amount of radial and axial movement of the threads can be changed or controlled.

I tillegg kan dybden av slissene, målt i radiell retning fra periferien av mutteren mot senteraksen C varieres for å dimensjonere graden av tillatt bøying. Dvs. dersom slissene ikke er skåret helt gjennom materialet til gjengehullet, vil motstanden mot radiell bøying i fingrene mellom slissen øke. Disse slissene kan derfor anses som blinde utsparinger som slutter i en radiell avstand fra gjengehullet slik at det gjennstår en bro av materiale mellom nabofingre (ikke vist på tegningsfigurene). In addition, the depth of the slots, measured in the radial direction from the periphery of the nut towards the central axis C, can be varied to dimension the degree of permissible bending. That is if the slots are not cut completely through the material of the threaded hole, the resistance to radial bending in the fingers between the slots will increase. These slots can therefore be regarded as blind recesses that end at a radial distance from the threaded hole so that a bridge of material remains between neighboring fingers (not shown in the drawings).

I utførelser der mutteren er utformet som en dreietapp for et klemforbindelsessystem, er slissene utformet i en avsmalnende del av mutteren som er utformet i en maskinell prosess. Nærmere bestemt blir en ringformet utsparing 18 frest ut konsentrisk omkring gjengehullet 10, slik at utsparingen åpner i den ytre overflaten eller omkretsen av mutteren eller dreie tappen. Utsparingen har en radiell bredde w definert mellom en radielt ytre periferi 19 og en radielt indre periferi 20. Den indre periferien 20 er konstruert med en radius som øker mot bunnen 21 av den ringformede utsparingen. På denne måten definerer den indre periferien 20 en avsmalnende sylinder 22 med et konisk ytre 20 som omgir den slissede delen 12 av gjengehullet 10. Avsmalningen gir fingrene 15 en radiell dimensjon (d) som blir mindre mot den slissede enden av mutteren eller gjengehullet. In embodiments where the nut is designed as a pivot for a clamp connection system, the slots are formed in a tapered portion of the nut that is machined. More specifically, an annular recess 18 is milled out concentrically around the threaded hole 10, so that the recess opens into the outer surface or circumference of the nut or pivot pin. The recess has a radial width w defined between a radially outer periphery 19 and a radially inner periphery 20. The inner periphery 20 is constructed with a radius that increases towards the bottom 21 of the annular recess. In this way, the inner periphery 20 defines a tapered cylinder 22 with a conical outer 20 surrounding the slotted portion 12 of the threaded hole 10. The taper gives the fingers 15 a radial dimension (d) that decreases toward the slotted end of the nut or threaded hole.

Dreietapp 1 utgjør en spennmutter som tjener til å overføre en strekkraft F, påført fra en bolt eller drivskrue som går gjennom dreietappen i gjenget inngrep med det gjennomgående hullet 10, (til et klemsegment) via periferien 9 på dreietappen . Pivot pin 1 constitutes a clamping nut which serves to transmit a tensile force F, applied from a bolt or drive screw that passes through the pivot pin in threaded engagement with the through hole 10, (to a clamping segment) via the periphery 9 of the pivot pin.

Tegnet inn på legemet til dreietappen 1 er en annen potensiell utførelse av en strammemutter 1' indikert på figur 1. Stramme-mutteren 1' er definert av gjengehullet 10, den avsmalnende sylinderen 22 som omgir den slissede delen 12, en del av bunnen 21 i den ringformede utsparingen 18, samt en stiplet strek 23 som symboliserer en potensiell ytterflate og periferi som løper konsentrisk med gjengehullet 10. Drawn on the body of the pivot 1 is another potential embodiment of a tightening nut 1' indicated in figure 1. The tightening nut 1' is defined by the threaded hole 10, the tapered cylinder 22 surrounding the slotted part 12, a part of the base 21 in the annular recess 18, as well as a dashed line 23 which symbolizes a potential outer surface and periphery which runs concentrically with the threaded hole 10.

Den alternative mutteren 1' utgjør en strammemutter som tjener til å overføre en strekkraft F, påført fra en bolt i gjenget inngrep med gjengehullet 10, via bunnen 21 i utsparingen og til en eller annen motstruktur (ikke illustrert). The alternative nut 1' constitutes a tightening nut which serves to transmit a tensile force F, applied from a bolt in threaded engagement with the threaded hole 10, via the bottom 21 in the recess and to some counter structure (not illustrated).

Slissing av mutteren eller dreietappen tjener som forklart ovenfor til å gi den indre gjengen i det gjennomgående hullet 10 evnen til å utvide dimensjonen av omkretsen. Utvidelsen forårsakes av flankene på boltgjengene og på hullgjengene som griper inn i hverandre når strekkraften F blir påført. Utvidelsen dette gjelder er begrenset til en størrelse som kan karakteriseres som elastisitet under en elastisitetsgrense som gir permanent deformasjon. Med andre ord kan antallet slisser og mengden av materiale som er fjernet fra slissene være relatert til elastisitetsmodulen i metallet som er brukt i mutteren/dreietappen. Slotting the nut or pivot serves as explained above to give the internal thread in the through hole 10 the ability to expand the dimension of the circumference. The expansion is caused by the flanks of the bolt threads and of the hole threads which engage each other when the tensile force F is applied. The expansion this applies to is limited to a size that can be characterized as elasticity below an elasticity limit that causes permanent deformation. In other words, the number of slots and the amount of material removed from the slots can be related to the modulus of elasticity of the metal used in the nut/pivot.

Også den radielle dimensjonen, konusvinkel og aksiell lengde av den slissede delen er parametere som kan være av betydning i den detaljerte tilpasningen av mutteren eller dreietappen. Selv om en rekke parametere kan bli hensyntatt ved konstruksjonen, bør det påpekes at i mange applikasjoner er en detaljert konfigurering ikke nødvendig: bare evnen til å bøye seg i radielle retninger slik den modifiserte mutteren kan, fører til fordeling av spenning fra de første par gjenger i enden av gjengehullet til påfølgende gjengepar i gjenget forbindelse. Med andre ord blir et tog av krefter dannet av gjengepar i innbyrdes inngrep suksessivt forlenget innover fra enden av gjengehullet, etter hvert som strekkraften F øker. Also the radial dimension, taper angle and axial length of the slotted part are parameters that can be of importance in the detailed adaptation of the nut or pivot. Although a number of parameters can be taken into account in the design, it should be pointed out that in many applications a detailed configuration is not necessary: only the ability to bend in radial directions as the modified nut can, leads to the distribution of stress from the first pair of threads at the end of the threaded hole of subsequent pairs of threads in the threaded connection. In other words, a train of forces formed by pairs of interlocking threads is successively extended inwards from the end of the threaded hole, as the tensile force F increases.

Som allerede forklart i sammenfatningen om oppfinnelsen, kan slissene og fingrene være utført på ulike måter. På figurene 3-5 er tre utførelser illustrert i skisser sett fra enden av gjengehullet. Figur 3 viser en utførelse idet den slissede delen er oppdelt i jevnt fordelte slisser 14, som danner fingre 15 med samme bredde. I utførelsen på figur 3 er en vinkel a benyttet mellom fingrene, og slissene 14 oppviser ikke-parallelle sider som divergerer mot enden av den slissede delen 12. Hver av de indre endene av slissene er utformet med en radius 17 for å unngå konsentrering av spenning i materialet. Figur 4 viser en mutter eller dreietapp der den slissede delen er oppdelt i jevnt fordelte slisser 14 med samme innbyrdes avstand, som danner fingre 15 med samme bredde langs omkretsen. I utførelsen på figur 4 er det ikke anvendt noen vinkel mellom nabofingre 15, og slissene har sider som løper parallelt. Indre ende av slissene er utformet med en radius 17 for å unngå konsentrering av spenning i materialet. Figur 5 viser en mutter eller dreietapp der den slissede delen er oppdelt i jevnt fordelte slisser 14 som danner fingre 15 som har samme bredde rundt omkretsen. I utførelsen på figur 4 er det ikke anvendt noen vinkel mellom nabofingre 15, og slissene har sider som løper parallelt. Hver av de indre endene av slissene er utformet med en sirkulær utsparing 24 for å unngå konsentrering av spenning i materialet. As already explained in the summary of the invention, the slits and fingers can be made in different ways. In Figures 3-5, three designs are illustrated in sketches seen from the end of the threaded hole. Figure 3 shows an embodiment in which the slotted part is divided into evenly spaced slots 14, which form fingers 15 of the same width. In the embodiment of Figure 3, an angle a is used between the fingers, and the slots 14 have non-parallel sides that diverge towards the end of the slotted part 12. Each of the inner ends of the slots is designed with a radius 17 to avoid stress concentration in the material. Figure 4 shows a nut or pivot where the slotted part is divided into evenly spaced slots 14 with the same mutual distance, which form fingers 15 with the same width along the circumference. In the embodiment in Figure 4, no angle is used between neighboring fingers 15, and the slits have sides that run parallel. The inner end of the slots is designed with a radius of 17 to avoid concentration of stress in the material. Figure 5 shows a nut or pivot where the slotted part is divided into evenly spaced slots 14 which form fingers 15 which have the same width around the circumference. In the embodiment in Figure 4, no angle is used between neighboring fingers 15, and the slits have sides that run parallel. Each of the inner ends of the slits is designed with a circular recess 24 to avoid concentration of stress in the material.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til det området for størrelse på fingerbredder eller antallet slisser/fingre utførelser som på figurene 1-5. Området for tenkbare utførelser omfatter f.eks. slisser og/eller fingre som har samme eller forskjellig avstand fra hverandre, sett langs omkretsen av mutteren eller gjengehullet, og slisser og/eller fingre som er like brede eller som har forskjellig bredde, sett langs omkretsen av mutteren eller gjengehullet. The invention is of course not limited to the range of size of finger widths or the number of slits/finger designs as in Figures 1-5. The range of conceivable designs includes e.g. slots and/or fingers that are the same or different distance from each other, viewed along the circumference of the nut or threaded hole, and slots and/or fingers that are the same width or that have different widths, viewed along the circumference of the nut or threaded hole.

Selv om et begrenset antall tenkelige variasjoner av oppfinnelsen er blitt forklart med henvisning til tegningsfigurene, er oppfinnelsen ikke begrenset til disse illustrerte utførelsene, men skal forstås å inkludere alle variasjoner og utførelser som er diskutert i foreliggende beskrivelse som en helhet, og slik den er definert i de vedlagte patentkravene. Although a limited number of conceivable variations of the invention have been explained with reference to the drawings, the invention is not limited to these illustrated embodiments, but shall be understood to include all variations and embodiments discussed in the present description as a whole, and as defined in the attached patent claims.

Claims

1. Method for distributing tension in the interface between a nut and a bolt that passes through the nut in threaded engagement, where the method comprises the following: - design of a through hole (10), internally threaded, through the nut (1, 1'), - slotting of a longitudinal part (12) of the nut and the threaded hole longitudinally from one end (13) of the nut or the threaded hole, so that between neighboring slots (14) a finger (15) is formed which protrudes from an unslotted part (16) of the nut and is integrally connected to the unslotted part at the innermost ends of the slots (14), and - dimensioning of fingers (15) to flex elastically from a tensile load (F) applied by a bolt which is in threaded engagement with the nut.

2. Method according to claim 1 which further comprises tapering a part of the nut so that a radial dimension (d) of the fingers becomes smaller towards the slotted end of the nut or threaded hole (10).

3. Method according to claim 2, which additionally comprises: forming in the nut (1) a tapered cylinder (22) around the threaded hole (10), slitting (14) of the tapered cylinder (22) from the narrow end (13) against the wider end (21) of the tapered cylinder (22) .

4. Nut (1; 1') comprising a through hole (10), internally threaded, adapted for threaded engagement with a bolt which can pass through the nut, an annular recess (18) extending inwards from the periphery (9) of the nut, concentric about the threaded hole (10), where the annular recess has a radial width (w) defined between an outer diameter (19) and an inner diameter (20), and where the inner diameter increases from the periphery of the nut towards a bottom (21) of the the annular recess and the inner diameter (20) define a tapered cylinder (22) around the threaded hole (10), and further as the tapered cylinder is slotted from the periphery of the nut towards the bottom (16) of the annular recess (18), so that between neighboring slots (14) a finger (15) is formed which protrudes from an unslotted part (16) of the nut and is integrally connected to the unslotted part at the innermost ends of the slots (14).

5. Nut according to claim 4, in that slots (14) and/or fingers (15) are evenly distributed around the circumference of the nut/thread hole.

6. Nut according to claim 4, in that slots (14) and/or fingers (15) are unevenly distributed around the circumference of the nut/thread hole.

7. A nut according to any one of claims 4-6, the sides of the slots (14) or the sides of the fingers (15) being parallel in a radial cross-section through the nut/threaded hole.

8. A nut according to any one of claims 4-6, the sides of the slots (14) and/or the sides of the fingers (15) being non-parallel in a radial cross-section through the nut/threaded hole.

9. Nut according to any one of claims 4-8, the sides of the slots (14) and the sides of the fingers (15) being parallel in the longitudinal direction of the nut/thread hole.

10. A nut according to any one of claims 4-8, the sides of the slots (14) and the sides of the fingers (15) being convergent/divergent in the longitudinal direction of the nut/threaded hole.

11. Nut according to any one of claims 4-10, the inner ends (21) of the slots (14) being formed with a radius (17) where the fingers (15) are connected to the unslotted part (16) of the nut/threaded hole.

12. Nut according to any one of claims 4-11, the slots being designed as blind recesses which end at a radial distance from the threaded hole (10) so that a bridge of metal remains between neighboring fingers (15).

13. Pivot pin (1) for a clamp connection system, the pivot pin being adapted to be rotatably mounted in a clamp connection while in threaded engagement with a drive screw (4) which can pass through the pivot pin, the pivot pin comprising: - a circular-cylindrical periphery (9) in concentric relation about a longitudinal axis (C) connecting the centers of the ends (2, 3) of the pivot pin, - a through hole (10), internally threaded, running diametrically through the pivot pin, the threaded hole having a central axis (L) which crosses the longitudinal axis (C) of the pivot at right angles, wherein an annular recess (18) running inwards from the periphery of the pivot extends concentrically around the threaded hole, and the annular recess has a radial width (w) defined between an outer diameter (19) and an inner diameter (20), where the inner diameter increases from the periphery of the pivot pin towards a bottom (21) in the annular recess, and the inner diameter defines a tapered cylinder (22) around the threaded hole (10), and further as the tapered cylinder (22) is slotted from the periphery of the pivot pin towards the bottom (21) of the the annular recess (18), so that between neighboring slots (14) a finger (15) is formed which protrudes from an unslotted part (16) of the nut and is integrally connected to the unslotted part at the innermost ends of the slots (14).