RU2034180C1

RU2034180C1 - Spring nut

Info

Publication number: RU2034180C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Арефьевич Дмитриев
Original assignee: Анатолий Арефьевич Дмитриев
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: spring nut is made up as a compression spring concentrically mounted in an extension spring and rigidly secured to non-bearing face of the nut. The extension spring has a member fitted for an installation tool and bearing face made up as an inverse cone. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к резьбовым соединениям, широко применяемым при сборке соединений и сборочных единиц машин. The invention relates to mechanical engineering, in particular to threaded joints, widely used in the assembly of joints and assembly units of machines.

Известна гайка [1] служащая для затяжки стержневых крепежных деталей (винтов, болтов, шпилек и т.д.) в резьбовых соединениях при сборке. Изготовление гаек сопровождается трудоемкой резьбонарезной операцией, характеризующейся снятием материала механическим методом, или выдавливанием при формировании профиля резьбы в гайке, для чего используется резьбонарезной инструмент, изготовление которого при массовой потребности в гайках требует ощутимых материальных и трудовых затрат на его производство. Known nut [1] serving for tightening rod fasteners (screws, bolts, studs, etc.) in threaded joints during assembly. The manufacture of nuts is accompanied by a laborious thread-cutting operation, characterized by the removal of the material by a mechanical method, or extrusion when forming the thread profile in the nut, for which a thread-cutting tool is used, the manufacture of which, when there is a massive need for nuts, requires significant material and labor costs for its production.

В процессе эксплуатации машин наблюдается снижение усилия затяжки гайки, что крайне неблагоприятно сказывается на нормальной работе соединений и может привести к их разрушению. During operation of the machines, a decrease in the nut tightening force is observed, which adversely affects the normal operation of the joints and can lead to their destruction.

Произвольное отвертывание гаек в статических условиях нагружения не наблюдается, так как угол трения в резьбе значительно больше угла подъема витка (резьбовое соединение обладает свойством самоторможения), но отвертывание гаек в соединении происходит в случае динамического нагружения или вибрации. Arbitrary loosening of nuts under static loading conditions is not observed, since the angle of friction in the thread is much larger than the angle of the coil (the threaded joint has the property of self-braking), but the loosening of the nuts in the joint occurs in case of dynamic loading or vibration.

При действии на затянутую гайку с треугольным профилем резьбы динамических нагрузок, направленных по оси резьбового стержня, сила давления между витками имеет переменную составляющую, перпендикулярную оси резьбового стержня, что вызывает радиальную деформацию сжатия тела гайки. Относительное радиальное перемещение витков резьбы резьбового стержня и гайки сопровождается изменением направления сил трения в резьбе и значительным снижением коэффициента трения, что приводит к потере свойств самоторможения резьбового соединения, т.е. к произвольному отвертыванию гайки. Снижение коэффициента трения в резьбовых соединениях наблюдается также и при вибрации. Это является недостатком известных резьбовых соединений, который устраняется различными способами стопорения резьбовых соединений [2 и 3]
Известна гайка [4] изготавливаемая из винтовой пружины растяжения. Эта гайка имеет ряд недостатков, а именно: требуются специальные устройства, для ее фиксации, малая жесткость, малая площадь опоры, требующая точного выполнения крепежных отверстий. Для известной пружинной гайки применяется обыкновенный резьбовой стержень (болт, винт, шпилька), резьбовая часть которого выполняется традиционными методами, характеризующимися снятием слоя материала механическим способом или выдавливанием при формировании профиля резьбы на резьбовом стержне. Для этого используется резьбонарезной инструмент, изготовление которого при массовой потребности в крепежных деталях требует ощутимых материальных и трудозатрат на его производство.When a dynamic nut acts on a tightened nut with a triangular thread profile, directed along the axis of the threaded rod, the pressure force between the turns has a variable component perpendicular to the axis of the threaded rod, which causes a radial compression deformation of the nut body. The relative radial movement of the threads of the threaded rod and nut is accompanied by a change in the direction of the friction forces in the thread and a significant decrease in the friction coefficient, which leads to a loss of the self-braking properties of the threaded joint, i.e. to arbitrary loosening of the nut. A decrease in the coefficient of friction in threaded joints is also observed during vibration. This is a disadvantage of the known threaded joints, which is eliminated by various methods of locking the threaded joints [2 and 3]
Known nut [4] made from a helical tension spring. This nut has a number of drawbacks, namely: special devices are required, for its fixation, low rigidity, small footprint, which requires precise mounting holes. For a known spring nut, an ordinary threaded rod (bolt, screw, stud) is used, the threaded part of which is carried out by traditional methods, characterized by removing the material layer mechanically or extruding when forming the thread profile on the threaded rod. For this, a thread-cutting tool is used, the manufacture of which, with a massive need for fasteners, requires tangible material and labor costs for its production.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения стопорения резьбового соединения, повышение удобства обслуживания за счет увеличения опорной поверхности, использование при сборке-разборке монтажного инструмента и повышение жесткости. The aim of the invention is the expansion of functionality by providing locking of the threaded connection, improving serviceability by increasing the supporting surface, the use of an assembly tool during disassembly and increasing rigidity.

Для этого пружинная гайка снабжена винтовой пружиной сжатия, концентрично установленной внутри пружины растяжения и жестко связанной с неопорным торцом гайки, при этом пружина растяжения выполнена с элементами зацепления под монтажный инструмент в виде диаметрально противоположных выступов некруглой формы на средних витках, а ее опорный конец выполнен в виде обратного конуса, представляющего собой фасонную коническую пружину, обеспечивающую гарантированное стопорение и играющую роль опорной поверхности, при этом резьбовым стержнем (болтом, шпилькой, шурупом, винтом) может служить не только крепежная деталь с упорной трапецеидальной резьбой, но и витая пружина сжатия, имеющая одинаковый диаметр и шаг с винтовой пружиной сжатия предлагаемой гайки, витки которой при завинчивании входят в зазоры между витками резьбового стержня, в качестве которого выступает винтовая пружина сжатия. For this, the spring nut is equipped with a compression screw spring, concentrically mounted inside the tension spring and rigidly connected to the non-support end of the nut, while the tension spring is made with engagement elements for the mounting tool in the form of diametrically opposite protrusions of non-circular shape on the middle turns, and its supporting end is made in in the form of a reverse cone, which is a shaped conical spring, which ensures guaranteed locking and plays the role of a supporting surface, with a threaded rod (bolt, stud, screw, screw) can serve not only a fastener with a persistent trapezoidal thread, but also a twisted compression spring having the same diameter and pitch with a compression spring of the proposed nut, the turns of which, when screwed, enter the gaps between the turns of the threaded rod, which is a compression coil spring.

Предлагаемая пружинная гайка соответствует критерию "новизна". The proposed spring nut meets the criterion of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображена пружинная комбинированная гайка; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 схема завинчивания гайки на винтовую пружину сжатия. In FIG. 1 shows a spring combination nut; in FIG. 2 same, top view; in FIG. 3 diagram of screwing a nut onto a compression screw spring.

Пружинная комбинированная гайка выполнена из концентрично расположенных (от оси гайки к периферии) винтовой пружины сжатия 1, закрытой винтовой пружиной растяжения 2 с утолщением 5 по середине высоты гайки, позволяющим использовать ключ при завинчивании и развинчивании гайки, которая заканчивается фасонной витой пружиной 3, обеспечивающей гарантированное стопорение гайки в сжатом состоянии. Пружинная комбинированная гайка выполнена из цельного куска пружинной проволоки круглого сечения. The combined spring nut is made of concentric (from the nut axis to the periphery) compression screw spring 1 closed by a tension screw spring 2 with a thickening 5 in the middle of the nut height, which allows the use of a key when tightening and unscrewing the nut, which ends with a shaped coil spring 3, which ensures guaranteed locking the nut in a compressed state. The combined spring nut is made of a single piece of a spring wire of circular cross section.

На фиг. 3 показана гайка, завинченная на ответную часть винтовую пружину сжатия 4, представляющую собой резьбовой стержень, на который завинчивается винтовая пружина сжатия 1, витки которой при завинчивании входят в зазоры между витками винтовой пружины сжатия 4, например болта, винта, шпильки, шурупа. Винтовая пружина растяжения 2 в пружинной комбинированной гайке является направляющей, повышающей жесткость гайки. In FIG. Figure 3 shows a nut screwed onto the counterpart of a compression screw spring 4, which is a threaded rod onto which a compression screw spring 1 is screwed, the turns of which, when screwed, enter the gaps between the turns of the compression screw spring 4, for example, a bolt, screw, stud, screw. The tension spring 2 in the combination spring nut is a guide that increases the rigidity of the nut.

Применение винтовых пружин, концентрично расположенных друг к другу в качестве гаек стало возможным благодаря использованию винтового характера навивки винтов пружин. При этом витки пружины сжатия заявляемой гайки при завинчивании входят в промежутки между витками винтовой пружины сжатия ответной части, роль которой играет винтовая пружина сжатия, имеющая наружный диаметр и шаг навивки, равный наружному диаметру и шагу навивки винтовой пружины сжатия заявляемой гайки, которые за счет винтового характера навивки витков входят в зацепление между собой, образуя винтовую пару, что позволяет использовать ее в качестве резьбовых соединений, которые изготовляются без применения традиционного способа снятие слоя материала специальным резьбонарезным инструментом. Эта операция заменяется более простой и менее трудоемкой операцией навивки на разнообразном оборудовании винтовых пружин, совмещаемых в следующей последовательности: винтовая пружина сжатия, накрываемая винтовой пружиной растяжения, которая на одном конце заканчивается фасонной пружиной. The use of coil springs concentrically arranged to each other as nuts was made possible by the use of the helical nature of the winding of the spring screws. In this case, the turns of the compression spring of the inventive nut, when screwed, enter the gaps between the turns of the screw compression spring of the counterpart, the role of which is played by the compression screw spring having an outer diameter and a winding pitch equal to the outer diameter and winding pitch of the compression screw spring of the inventive nut, which due to the screw the nature of the winding coils engage with each other, forming a screw pair, which allows you to use it as threaded connections that are made without using the traditional method removed a layer of material with a special thread-cutting tool. This operation is replaced by a simpler and less time-consuming winding operation on various equipment of coil springs, combined in the following sequence: a compression coil spring, covered by a tension screw spring, which ends at one end with a shaped spring.

Винтовая пружина растяжения играет роль направляющей для резьбового стержня, роль которого для заявляемой гайки играет винтовая пружина сжатия, имеющая наружный диаметр и шаг навивки, равный наружному диаметру и шагу навивки винтовой пружины сжатия заявляемой гайки. Фасонная коническая пружина, выполняемая на опорном конце заявляемой гайки, является продолжением винтовой пружины растяжения и при сжатии образует опорную поверхность, а сила сопротивления, возникающая при ее сжатии и направленная параллельно оси заявляемой гайки, создает усилие стопорения, т.е. прижимает витки винтовой пружины сжатия гайки к виткам винтовой пружины сжатия, представляющей собой ответную часть резьбового соединения, в котором обычно эту функцию выполняет резьбовой стержень (болт, винт, шпилька, шуруп). A tension screw spring plays the role of a guide for a threaded rod, the role of which for the claimed nut is played by a compression screw spring having an outer diameter and a winding pitch equal to the outer diameter and winding pitch of the compression screw spring of the inventive nut. The shaped conical spring, performed on the supporting end of the claimed nut, is a continuation of the tension screw spring and forms a supporting surface during compression, and the resistance force arising from its compression and directed parallel to the axis of the claimed nut creates a locking force, i.e. presses the coils of the compression screw spring of the nut to the coils of the compression screw spring, which is the mating part of the threaded connection, in which the threaded rod usually performs this function (bolt, screw, stud, screw).

Использование конструктивно выполненной комбинации винтовых пружин, концентрично расположенных между собой, в качестве гаек позволяет одновременно обеспечить стопорение резьбового соединения, а также расширить технологические возможности шурупов, т.е. применять их в качестве винтов. The use of a structurally executed combination of coil springs concentrically located between each other as nuts allows for simultaneous locking of the threaded connection, as well as expanding the technological capabilities of the screws, i.e. apply them as screws.

Производство пружин освоено, имеется разнообразное оборудование, обеспечивающее изготовление широкой номенклатуры винтовых и фасонных витых пружин. Предлагаемое изобретение ориентирует производство пружин на отработку оснастки для получения комбинации винтовых пружин сжатия и растяжения, фасонных конических витых пружин в совмещении, представляя собой единую конструктивную комбинацию трех типов пружин, которые по своему пространственному расположению могут выполнять роль гайки в резьбовых соединениях. The production of springs has been mastered, there is a variety of equipment that provides the manufacture of a wide range of coil and shaped coil springs. The present invention focuses the production of springs on the development of snap-in to obtain a combination of helical compression and tension springs, shaped conical coil springs in combination, representing a single structural combination of three types of springs, which in their spatial arrangement can act as nuts in threaded joints.

Заявляемая пружинная гайка в перспективе может найти применение в автомобильной, автотранспортной промышленности, мебельном производстве, приборостроении и бытовой технике. The inventive spring nut in the future may find application in the automotive, automotive industry, furniture manufacturing, instrumentation and household appliances.

Claims

SPRING NUT, containing a housing in the form of a tension spring, characterized in that, with the aim of expanding the functionality by providing locking of the threaded connection, improving serviceability by increasing the bearing surface and using an assembly tool for disassembling and increasing rigidity, it is equipped with a screw spring compression concentrically mounted inside the tension spring and rigidly connected with the non-support end of the nut, the tension spring is made with engagement elements n One mounting tool is in the form of diametrically opposite protrusions of non-circular shape on the middle turns, and its supporting end is made in the form of an inverse cone.