NO882011L

NO882011L - Vibrasjonsmotstandsdyktige festemidler.

Info

Publication number: NO882011L
Application number: NO882011A
Authority: NO
Inventors: Richard C Landt
Original assignee: Sps Technologies
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1988-11-08
Also published as: EP0290967B1; JPH01283425A; AU615651B2; ES2023230B3; MX165933B; EP0290967A1; DE3861621D1; NO882011D0; AU1556688A; BR8802205A; CA1301497C; ATE60412T1; US4808050A

Abstract

En selvlsende festeanordning har en lagerflate omfattende flere sett av tagger (13) son er innrettet til å trenge inn i et arbeidsstykke, slik at når det bevirkes motstand mot løsning av festeanordningen fra arbeidsstykket, er ødeleggelsen av arbeidsstykkets flate redusert til et minimum. Bruk av festeanordningen er spesielt fordelaktig nar arbeidsstykket bestar av bløte materialer, så som støpealuainiua eller ikke varaebehandlede karbonstål. Hvert sett av tagger (13), sett i profil,. omfatter en nedadskrånende flate (17), et. forholdsvis dypere hakk (21) og et forholdsvis grunnere mellomliggende hakk (16). De mellomliggende hakk (18) styrer dybden av inntrengningen i arbeidsstykket.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører selvlåsende festemidler, spesielt bolter, muttere, stoppskiver o.l. med taggede lagerflater som tilveiebringer motstand mot at festeinnretningen blir løsnet utilsiktet etter at den er plassert. Den selvlåsende festeanordning ifølge foreliggende oppfinnelse kan spesielt fordelaktig benyttes for arbeidsstykker med forholdsvis myke lagerflater, hvorved ødeleggelse av arbeidsstykkets overflate reduseres.

Et alvorlig problem ved forbindelser som er sammen-festet ved hjelp av gjengede elementer er muligheten for adskillelse av forbindelsen på grunn av at en mutter dreier seg av fra en bolt, eller en bolt dreier seg av fra en mutter eller et annet innvendig gjenget element. Vanligvis kan dette bli resultatet når forbindelsen utsettes for vibrasjoner.

Det har vært fremsatt forskjellige forslag for enten å eliminere eller sterkt redusere den utilsiktede løsning av gjengede elementer. På grunn av de mange forskjellige bruksområder hvor dette kan bli det uønskede resultat, er det blitt utviklet mange forskjellige typer av 1åseanordninger . Ett forslag har vært å behandle festeanordningens lagerflate på en slik måte at motstanden mot relativ dreining mellom festeanordningen og et arbeidsstykke i hvilket festeanordningen er innsatt er større enn motstanden mot relativ bevegelse mellom gjenge-parene. Som et resultat blir motstanden mot innbyrdes dreining av delene med sammenpassende gjenger ikke lengre den kritiske faktor når man avgjør hvorvidt de gjengede elementer vil dreie seg i forhold til hverandre.

Ett viktig krav til disse festeanordninger er at "avtreknings"-momentet (dreiemoment som kreves for å løsne en tilskrudd festeanordning) må være større enn "tiltrek-nings"- momentet (dreiemoment som kreves for å trekke til en festeanordning korrekt).

Vanligvis tilfredsstiller tidligere kjente festeanordninger forsynt med en låsekarakteristikk i lagerflaten ikke disse og andre krav. De for tiden tilgjengelige festeanordninger med bedre "avtreknings"-moment i forhold til "tiltreknings"-moment graver seg inn i arbeidsstykket på en slik måte eller i en slik grad at dette svekkes vesentlig. "Skjær"-effekt (oppbygningen av spenningskonsentrasjoner) er et vanlig resultat og vil kunne forårsake tretthetsbrudd i de sammen festede deler. Dette problem blir mer akutt jo mer redusert arbeidsstykkets tykkelse er. De festeanordninger som for tiden er tilgjengelige og har redusert motvirkende effekt på arbeidsstykket tilveiebringer utilstrekkelig "avtreknings"-moment.

Ulempene av denne type ved tidligere kjente festeanordninger overvinnes ved en festeanordning som angitt i US-PS 3 605 845. Dette patent viser en selvlåsende festeanordning som tilveiebringer motstand mot utilsiktet dreining mellom festeanordningen og arbeidsstykket og som allikevel forårsaker minimal ødeleggelse av den overflate av arbeidsstykkets som festeanordningens lagerflate står i kontakt med. Dette oppnås ved å anordne en sirkulær ring med myk overflate rundt en flerhet av radialt anbragte tagger, som, etter inngrep med arbeidsstykket, motvirker videre inntrengning av taggene og styrer disses inntreng-n ingsgrad.

En lignende forbedret festeanordning er også angitt i US-PS 3 825 051. Dette patent viser en selvlåsende festeanordning med polygon formet arbeidsstykke-lagerflate, så som et sekskanthode, hvor det taggede segment er utformet innenfor et ringformet segment således at det dannes periferisk diskontinuerlige ytre lagerflater med myk overflate på tvers av tilgrensende sideflater av polygonkon-figurasjonen.

Det er således et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret selvlåsende festeanordning med en låsemekanisme anordnet i festeanordningens lagerflate, og som også er forsynt med en spenningsregu-lerende konfigurasjon i låsemekanismen for å styre festeanordningens inntrengningsgrad i arbeidsstykket.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en selvlåsende festeanordning av denne type som yter bedre motstand mot utilsiktet dreining mellom festeanordning og arbeidsstykke og allikevel forårsaker minimal ødeleggelse av den flate av arbeidsstykkets den står i kontakt med.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en selvlåsende festeanordning med forholdsvis enkel konstruksjon og som er billig å fremstille.

Den selvlåsende festeanordning ifølge foreliggende oppfinnelse har en lagerflate med en flerhet av tagger. Taggene har, sett langs en sylinder konsentrisk med festeanordningens lengdeakse, form av tenner. Mellom to tenner finnes en flerhet av mellomliggende flater. De mellomliggende flaters nivå i forhold til tennene ligger mellom toppen og roten av disse. I en foretrukken utførelse omfatter hver tagg en skråflate som begynner ved toppen av tannen og strekker seg nedad i tiltrekningsretningen til et midlere nivå som danner den mellomliggende flate og deretter en andre skråflate som strekker seg nedad i tiltrekningsretningen fra den mellomliggende flate til roten av tannen.

Den mellomliggende flate reduserer tennenes ødeleggelse av arbeidsstykkets overflate, mens det allikevel foreligger tilstrekkelig motstand mot vibrasjon til å forhindre utilsiktet løsning av festeanordningen. Den mellomliggende flate forløper tilnærmet parallelt med lagerflaten, men er fortrinnsvis skjevinnrettet med denne en vinkel på inntil 10° for å tillate inntrengning i arbeidsstykket.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmer under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser perspektivriss av en selvlåsende bolt som er utformet i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser et forstørret utsnitt av perspektiv-risset av den selvlåsende bolt vist på fig. 1,

fig. 3 viser et forstørret utsnitt av et tverrsnitt av en utførelsesform av taggene, tatt mellom to tenner av den selvlåsende bolt vist på fig. 1 og 2,

fig. 4 viser et forstørret utsnitt av et tverr-

snitt av en andre utførelsesform av taggene, tatt mellom to tenner. Både fig. 3 og 4 viser en mellomliggende flate som reduserer eventuell skjaerskade,

fig. 5 viser perspektivriss av en selvlåsende mutter utformet i henhold til foreliggende oppfinnelse, og

fig. 6 viser perspektivriss av en selvlåsende skive utformet i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

På fig. 1 er vist en selvlåsende bolt utformet i henhold til oppfinnelsen omfattende et gjenget skaft 10, og et bolthode 11 i den ene ende av skaftet 10. Bolt-hodet 10 har en lagerflens 12. Lagerflaten av flensen 12, dvs. den flate som anbringes i lagerkontakt med et arbeidsstykke (ikke vist), er forsynt med en flerhet av utadrettede tagger 13. I denne utførelsesform danner taggene sett på fortrinnsvis to, f.eks. taggene 14, som forløper parallelt med hverandre idet det gjenstår et kileformet parti, f.eks. 15, mellom settene. Taggsett er definert som flater som på fig. 1 er representert ved fire parallelle linjer.

I en annen utførelse (ikke vist) kan flensens 12 lagerflate heller omfatte en flerhet av radialt anbragte tagger enn de parallelle taggesett 14.

På fig. 2, som er et forstørret utsnitt av perspek-tivrisset av den selvlåsende bolt vist på fig. 1, er bolt-hodet 11 utformet ved én ende av det gjengede skaft 10 og omfatter lagerflensen 12, og tiltrekningsretningen er indikert med pilen A. Lagerflaten av flensen 12 har i denne uførelse tagger som er anordnet forløpende utad. Sett langs en sylinder som er konsentrisk med festeanordningens lengdeakse, er tannens topp representert ved 16. En nedadskrånende flate 17 begynner ved toppen 16 og ender ved én ende av en mellomliggende flate 18. Flaten 18 kan anses å være omtrent parallell med lagerflaten av flensen 12 eller den ikke-understøttende toppflate 19 av flensen

12. En andre nedadskrånende flate 20 begynner ved den andre ende av den parallelle flate 18 og strekker seg nedad i tiltrekningsretningen til roten 21 av den neste tann. Roten 21 av den neste tann er ved hjelp av en vegg

22, som er hovedsakelig parallell med boltens lengdeakse, forbundet med toppen 24 av denne tann. Fordi taggene i denne utførelse er innbyrdes parallelle, adskiller en paiformet kile 23 suksessive parallelle sett. Tre paiformede kiler 23 er vist for å illustrere dette trekk ved den første utførelse. Hver paiformede kile 23 ligger i samme plan som roten 21. Skjønt veggen 22 hovedsakelig kan anses å forløpe i en vinkel på 90° til lagerflatens plan, er variasjoner fra 90° akseptabelt. Fig. 3 er et forstørret tverrsnitt av ett sett av tagger vist på fig. 2. Fra toppen 16 av tannen, strekker nedadskrånende flater 17 seg i tiltrekningsretningen til den ene ende av den mellomliggende flate 18. Som tidligere beskrevet, er flaten 18 hovedsakelig parallell med lagerflensen 12. Ved spesielle anvendelser er det imidlertid funnet ønskelig å danne en vinkel på opp til 10° mellom flaten 18 og lagerflensen for å tillate dypere inntrengning av forbindelsesflaten. Flaten 18 ligger på en mindre dybde, sammenlignet med toppene 16 eller 24, enn dybden av roten 21. Fra den annen ende av den mellomliggende flate 18 strekker en skråflate 20 seg nedad i tiltrekningsretningen til roten 21 av den tilgrensende tann. Veggen 22 strekker seg fra roten 21 til toppen 24 av den tilgrensende tann. Flatene 17, 18, 20, 21 og 22 kan sammen med toppen 16 betraktes som ett sett av tagger. Sett i rett vinkel på flaten 18 består settet av fire parallelle linjer. Fig. 3 viser også et annet trekk ved denne utførel-sesform av oppfinnelsen. Roten 21 er forbundet med veggen 22 via en bue eller hulkil 25, som ikke anses vesentlig for foreliggende oppfinnelse. Toppene 16 og 24 er også fortrinnsvis avrundet istedenfor å ha skarpe kanter. Fig. 4 viser et forstørret tverrsnitt av ett sett tagger ved en annen utførelse av oppfinnelsen. Utførelsen på fig. 4 adskiller seg fra den på fig. 3 ved at toppene 26 og 27 av tennene er avkortet med små flater. En nedadskrånende flate 28 begynner ved en avskåret topp 26 og strekker seg i tiltrekningsretningen til den ene ende av en mellomliggende flate 29 som er hovedsakelig parallell med flensens 12 lagerflate, men danner en vinkel på inntil 10° med denne. Den mellomliggende flate 29 ligger på et nivå mellom nivået for toppen 26 og en rot 31. En andre nedadskrånende flate 32 begynner ved den andre ende av flaten 29 og strekker seg i tiltrekningsretningen til roten 31. Flatene 26, 28, 29, 31, 32 og 33 kan i denne utførelse betraktes som ett sett av tagger. Også på fig. 4 finnes en hulkil 34 som forbinder roten 31 med en vegg 33 som er hovedsakelig perpendikulær på flensens 12 flate. Hulkilen 34 blir imidlertid ikke betraktet som vesentlig for denne utførelse av oppfinnelsen. Fig. 5 viser den ovenfor beskrevne oppfinnelse i form av en mutter 40. Fig. 6 viser den ovenfor beskrevne oppfinnelse i form av en skive 50.

Generelt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse anordninger til å forhindre at festeanordningens tagger trenger for dypt inn i den tilhørende flate av arbeidsstykket (ikke vist) under samtidig tilveiebringelse av "avtreknings"-momenter som er større enn "tiltreknings"-momentene. Denne styring tilveiebringes ved hjelp av de mellomliggende grunnere parallelle flater (f.eks. 18 på fig. 3, og 29 på fig. 4). Når festeanordningen er plassert, har toppene 16 og 26 av taggene kontakt med den til-hørende flate av arbeidsstykket (ikke vist) og begynner å trenge inn i arbeidsstykket. Inntrengningen fortsetter inntil de mellomliggende flater 18, 29 kommer i kontakt med den tilhørende flate av arbeidsstykket. På dette tidspunkt vil det totale lagerflateareal som står i kontakt med den tilhørende arbeidsstykketlate være tilstrekkelig til å motstå ytterligere inntrengning.

Flatene 18, 29 kan betraktes som mellomliggende flater, som i festeanordningens aksiale retning befinner seg nærmere boltens ikke-understøttende flate 19 enn tennenes topper, og som ligger lenger fra boltens ikke-understøttende flate enn tennenes røtter. Som et resultat av den relative plassering av de mellomliggende flater, kan tennene trenge inn i en tilhørende flate av et arbeidsstykke som bolten anordnes i, og de mellomliggende flater er innrettet til å styre og begrense graden av tennenes inntrengning i arbeidsstykkets flate når festeanordningen er ferdig installert og tennes røtter ikke står i kontakt med arbeidsstykkets flate.

Spesielt er festeanordningene ifølge foreliggende oppfinnelse godt egnet for bruk i forbindelse med arbeidsstykker bestående av mykt materiale, så som støpealuminium eller ikke varmebehandlet karbonstål.

Skjønt taggene er vist og beskrevet som utgående fra samme punkt på festeanordningens lengdeakse, eller som innbyrdes parallelle i sett, idet hvert sett er adskilt ved en paiformet kile, vil det være klart at foreskjellige orienteringer av taggene ifølge oppfinnelsen kan benyttes med like gode resultater.

Claims

1. Selvlåsende festeanordning med en lagerflate, karakterisert ved at den omfatter en flerhet av tagger i form av tenner, sett langs en sylinder som er konsentrisk med festeanordningens lengdeakse, en flerhet av mellomliggende flater, som hver ligger mellom to tenner, hvor hver av tennene har en rot, en topp, en vegg som strekker seg mellom toppen og roten av tannen, og en skråflate som strekker seg mellom tannens topp og én av de mellomliggende flater, hvor hver mellomliggende flate ligger aksialt nærmere den frie flate enn toppene av tennene og aksialt lenger fra den frie flate enn fra tennenes røtter, og nevnte flerhet av mellomliggende flater sammen hovedsakelig definerer et lagerplan, og hver av de mellomliggende flater danner en vinkel på opp til 10° med dette, idet tennene er innrettet til å trenge inn i en arbeidsstykketlate hvori festeanordningen anbringes og de mellomliggende flater er innrettet til å styre og begrense tennenes inntrengningsgrad i arbeidsstykkets flate når festeanordningen er ferdig montert og røttene av tennene ikke står i kontakt med arbeidsstykkets flate.

2. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at én av de mellomliggende flater består av den nevnte skråflate, som begynner ved toppen av en av tennene og slutter ved den ene ende av den mellomliggende flate, og en andre skråflate som begynner ved den andre ende av den mellomliggende flate og slutter ved roten av den neste tann.

3. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at de mellomliggende flater omfatter topper valgt fra gruppen bestående av en avrundet topp og en avskåret topp.

4. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at tennenes topper defineres av rette linjer som alle går ut fra samme punkt på festeanordningens lengdeakse.

5. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at taggene er innbyrdes parallelle i sett, og hvert sett er adskilt ved en paiformet kile.

6. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den utgjøres av en bolt .

7. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den utgjøres av en mutter .

8. Selvlåsende festeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den utgjøres av en skive.

9. Selvlåsende bolt med et gjenget skaft og et bolthode ved den ene ende av skaftet, hvor hodet har en ringformet lagerflate som strekker seg fra skaftet til hodets periferi samt en fri flate ved den ene ende og en lagerflate ved den andre ende, karakterisert ved at den omfatter en flerhet av tagger i form av tenner, sett langs en sylinder som er konsentrisk med boltens lengdeakse, en flerhet av mellomliggende flater som hver ligger mellom to tenner, hvor hver tann har en rot, en topp, en vegg som strekker seg mellom toppen og roten av tannen, og en skråflate som strekker seg mellom toppen av tannen og én av de mellomliggende flater, og hver mellomliggende flate befinner seg aksialt nærmere den frie flate enn toppene av tennene og aksialt lenger fra den frie flate enn tennes røtter, hvor de mellomliggende flater sammen hovedsakelig definerer en lagerflate og hver av disse mellomliggende flater danner en vinkel på opp til 10° med lagerflaten, idet tennene er innrettet til å trenge inn i en arbeidsstykketlate hvor bolten monteres og de mellomliggende flater er innrettet til å styre og begrense graden av tennenes inntrengning i arbeidsstykketlaten når bolten er ferdig montert og tennes røtter ikke står i kontakt med arbeidsstykketlaten .

10. Selvlåsende bolt ifølge krav 9, karakterisert ved at én av de mellomliggende flater består av skråflaten som begynner ved toppen av én av tennene og slutter ved den ene ende av den mellomliggende flate, og en andre skråflate som begynner ved den andre ende av den mellomliggende flate og slutter ved roten av den neste tann .

11. Selvlåsende bolt ifølge krav 10, karakterisert ved at de mellomliggende flater omfatter topper valgt fra gruppen bestående av en avrundet topp og en avskåret topp.

12. Selvlåsende bolt ifølge krav 11, karakterisert ved at tennenes topper defineres ved rette linjer som alle går ut fra samme punkt på boltens lengdeakse.

13. Selvlåsende bolt ifølge krav 11, karakterisert ved at taggene er innbyrdes parallelle i sett, og hvert sett er adskilt ved en paiformet kile.

14. Selvlåsende mutter med et mutterlegeme som ved den ene ende har en fri flate og ved den andre ende en lagerflate, karakterisert ved at den omfatter en flerhet av tagger i form av tenner, sett langs en sylinder som er konsentrisk med mutterens lengdeakse, en flerhet av mellomliggende flater som hver ligger mellom to tenner som hver har en rot, en topp, en vegg som strekker seg mellom toppen og roten av tannen, og en skråflate som strekker seg mellom tannens topp og én av de mellomliggende flater, hvor hver mellomliggende flate ligger aksialt nærmere den frie flate enn tennenes topper og aksialt lenger fra den frie flate enn tennenes røtter, hvor de mellomliggende flater sammen definerer et lagerplan, og hver mellomliggende flate danner en vinkel på opp til 10° med lagerplanet, idet tennene er innrettet til å trenge inn i flaten av et arbeidsstykke hvori mutteren monteres og de mellomliggende flater er innrettet til å styre og begrense tennes grad av inntrengning i arbeidsstykketlaten når mutteren er ferdig montert og røttene av tennene ikke står i kontakt med arbeidsstykketlaten.

15. Selvlåsende mutter ifølge krav 14, karakterisert ved at én av de mellomliggende flater består av skråflaten som begynner ved toppen av én av tennene og slutter ved den ene ende av den mellomliggende flate, og en andre skråflate som begynner ved den andre ende av den mellomliggende flate og slutter ved den neste tanns rot.

16. Selvlåsende mutter ifølge krav 15, karakterisert ved at de mellomliggende flater omfatter topper valgt fra gruppen bestående av en avrundet topp og en avskåret topp.

17. Selvlåsende mutter ifølge krav 16, karakterisert ved at tennenes topper defineres av rette linjer som alle går ut fra samme punkt på mutterens lengdeakse.

18. Selvlåsende mutter ifølge krav 16, karakterisert ved at taggene er innbyrdes parallelle i sett, og hvert sett er adskilt ved en paiformet kile.

19. Selvlåsende skive med en fri flate og en lagerflate, karakterisert ved at lagerflaten omfatter en flerhet av tagger i form av tenner, sett langs en sylinder som er konsentrisk med skivens lengdeakse, en flerhet av mellomliggende flater som hver ligger mellom to tenner som hver har en rot, en topp, en vegg som strekker seg mellom toppen og roten av tannen, og en skråflate som strekker seg mellom toppen av tannen og én av de mellomliggende flater, hvor hver mellomliggende flate ligger aksialt nærmere den frie flate enn toppene av tennene og aksialt lenger fra fra den frie flate enn tennenes røtter, hvor de mellomliggende flater sammen hovedsakelig definerer et lagerplan, og hver mellomliggende flate danner en vinkel på opp til 10° med lagerplanet, idet tennene er innrettet til å trenge inn i flaten av et arbeidsstykke som skiven monteres i, og de mellomliggende flater er innrettet til å styre og begrense tennenes inntrengninsgrad i arbeidsstykketlaten når skiven er ferdig montert og tennenes røtter ikke står i kontakt med arbeidsstykketlaten.

20. Selvlåsende skive ifølge krav 19, karakterisert ved at én av de mellomliggende flater består av skråflaten som begynner ved toppen av én av tennene og slutter ved den ene ende av den mellomliggende flate, og en andre skråflate som begynner ved den andre ende av den mellomliggende flate og slutter ved roten av den neste tann.

21. Selvlåsende skive ifølge krav 20, karakterisert ved at de mellomliggende flater omfatter topper valgt fra gruppen bestående av en avrundet topp og en avskåret topp.

22. Selvlåsende skive ifølge krav 21, karakterisert ved at tennenes topper defineres ved rette linjer som alle går ut fra samme punkt på skivens lengdeakse.

23. Selvlåsende skive ifølge krav 21, karakterisert ved at taggene er innbyrdes parallelle i sett, og hvert sett er adskilt ved en paiformet kile.