RU2817806C1 - Thread cutting and locking fastener - Google Patents

Thread cutting and locking fastener Download PDF

Info

Publication number
RU2817806C1
RU2817806C1 RU2022110123A RU2022110123A RU2817806C1 RU 2817806 C1 RU2817806 C1 RU 2817806C1 RU 2022110123 A RU2022110123 A RU 2022110123A RU 2022110123 A RU2022110123 A RU 2022110123A RU 2817806 C1 RU2817806 C1 RU 2817806C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thread
zone
profile
thread profile
fastener
Prior art date
Application number
RU2022110123A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдмунд ХЕБЕРТ
Кеннет Дж. ГОМЕС
Деннис О. БОЙЕР
Джон Р. РЕЙНОЛЬДС
Бобби Л. БУДЗИШЕК
Original Assignee
Рисёч Инжиниринг Энд Мэньюфэкчэринг, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рисёч Инжиниринг Энд Мэньюфэкчэринг, Инк. filed Critical Рисёч Инжиниринг Энд Мэньюфэкчэринг, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2817806C1 publication Critical patent/RU2817806C1/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to threaded fasteners. Fastening element includes three thread zones. In the first thread zone the first thread profile with increasing diameter is used. Second thread zone extends from the end of the first thread zone using the first thread cutting profile and continues with a constant diameter. Third thread zone uses a thread fixing thread profile passing along, in fact, the remaining part of the rod of the fastening element.
EFFECT: optimized thread locking mechanism.
12 cl, 19 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к резьбовым крепежным элементам.The present invention relates to threaded fasteners.

Уровень техникиState of the art

Обычные резьбовые крепежные элементы (например, винты или болты) могут быть выполнены таким образом, чтобы обладать самонарезающим действием нарезания резьбы. Один из примеров такого самонарезающего крепежного элемента раскрыт в патенте США №9,404,524, озаглавленном «Высокоэффективный резьбонакатный винт/болт для использования в анкерной гайке без резьбы (High Performance Thread Rolling Screw/Bolt For Use in An Unthreaded Nut Anchor)» на имя Алана Притчарда (Alan Pritchard), содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Conventional threaded fasteners (eg, screws or bolts) can be designed to have a self-tapping threading action. One example of such a self-tapping fastener is disclosed in US Patent No. 9,404,524, entitled "High Performance Thread Rolling Screw/Bolt For Use in An Unthreaded Nut Anchor" to Alan Pritchard ( Alan Pritchard), the contents of which are incorporated herein by reference.

Другие обычные крепежные элементы могут включать в себя механизм фиксации резьбы, который может быть достигнут, например, путем механического взаимодействия между крепежным элементом и гаечным элементом. Примерный крепежный элемент с фиксацией резьбы раскрыт в патенте США №7,722,304, озаглавленном «Крепежный элемент и крепежный узел (Fastener and Fastener Assembly)» на имя Алана Притчарда (Alan Pritchard), содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Other conventional fasteners may include a thread locking mechanism, which may be achieved, for example, by mechanical interaction between the fastener and the nut member. An exemplary thread-locking fastener is disclosed in U.S. Patent No. 7,722,304, entitled "Fastener and Fastener Assembly" to Alan Pritchard, the contents of which are incorporated herein by reference.

Отмеченным недостатком крепежных элементов из уровня техники является то, что они оптимизированы либо для нарезания резьбы, либо для фиксации резьбы, но не для обоих случаев. Это заставляет пользователей принимать решения о том, какой признак более важен для конкретного применения, что может привести к неоптимальному применению таких крепежных элементов.A noted disadvantage of prior art fasteners is that they are optimized for either thread cutting or thread locking, but not both. This forces users to make decisions about which feature is more important for a particular application, which can lead to suboptimal use of such fasteners.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Недостатки уровня техники преодолеваются за счет обеспечения примерного крепежного элемента, оптимизированного как для нарезания резьбы, так и для фиксации резьбы. Крепежный элемент содержит два отдельных резьбовых профиля, распределенных по трем зонам вдоль стержня крепежного элемента. Первая зона, в которой используется нарезающий резьбу профиль резьбы, непосредственно примыкает к точке входа крепежного элемента. Вдоль первой зоны наружный диаметр профиля резьбы увеличивается вдоль первых, например, 2-5 шагов резьбы. Вторая зона переходит от первой зоны и использует тот же резьбонарезающий профиль резьбы, что и первая зона, но поддерживает постоянный наружный диаметр резьбы. Вторая зона проходит, например, на 2-3 шага резьбьы за первой зоной. Третья зона, в которой используется фиксирующий резьбу профиль резьбы, также поддерживает постоянный наружный диаметр.The disadvantages of the prior art are overcome by providing an exemplary fastener optimized for both thread cutting and thread locking. The fastener comprises two separate threaded profiles distributed over three zones along the fastener shaft. The first zone in which the thread-cutting thread profile is used is immediately adjacent to the entry point of the fastener. Along the first zone, the outer diameter of the thread profile increases along the first, for example, 2-5 thread pitches. The second zone extends from the first zone and uses the same thread cutting profile as the first zone, but maintains a constant external thread diameter. The second zone runs, for example, 2-3 thread pitches behind the first zone. The third zone, which uses a thread locking thread profile, also maintains a constant outside diameter.

В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения первый и второй профили резьбы могут быть выбраны для дополнения друг друга для достижения требуемого уровня механического взаимодействия, т.е. фиксации резьбы. Кроме того, при использовании настоящего изобретения, второй профиль резьбы (фиксирующий резьбу) можно оптимизировать для работы с резьбой, созданной первым профилем резьбы (резьбонарезающим). Это может привести к оптимизации механизма фиксации резьбы.In accordance with exemplary embodiments of the present invention, the first and second thread profiles may be selected to complement each other to achieve the desired level of mechanical interaction, i.e. fixing the thread. In addition, when using the present invention, the second thread profile (thread locking) can be optimized to work with the thread created by the first thread profile (thread cutting). This can lead to optimization of the thread locking mechanism.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Вышеуказанные и дополнительные преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения можно понять с рассмотрением сопроводительных чертежей, где одинаковые ссылочные номера обозначают идентичные или функционально идентичные элементы, на которых:The above and additional advantages of embodiments of the present invention can be understood from consideration of the accompanying drawings, wherein like reference numerals denote identical or functionally identical elements, in which:

на фиг. 1А представлен вид сбоку примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 1A is a side view of an exemplary fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 1В представлен вид головки примерного крепежного элемента, наблюдаемой вдоль длинной оси в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 1B is a long axis view of the head of an exemplary fastener in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 1С представлен вид примерной точки входа примерного крепежного элемента, наблюдаемого вдоль длинной оси в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 1C is a view of an exemplary entry point of an exemplary fastener viewed along the long axis in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 2 представлен увеличенный вид конца точки входа примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 2 is an enlarged view of the end of the entry point of an exemplary fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 3 представлены иллюстративные виды примерной заготовки для использования при формировании крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 3 shows illustrative views of an exemplary blank for use in forming a fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 4А представлен вид поперечного сечения примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 4A is a cross-sectional view of an exemplary thread profile in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 4В представлен вид поперечного сечения примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 4B is a cross-sectional view of an exemplary thread profile in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 4С представлен вид поперечного сечения примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 4C is a cross-sectional view of an exemplary thread profile in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;

на фиг. 5А представлен вид поперечного сечения, иллюстрирующий взаимодействие резьбы гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 5A is a cross-sectional view illustrating the interaction of the threads of a nut member and a fastening member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 5В представлен вид поперечного сечения, иллюстрирующий взаимодействие резьбы гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 5B is a cross-sectional view illustrating the interaction of the threads of a nut member and a fastening member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 5С представлен вид поперечного сечения, иллюстрирующий взаимодействие резьбы гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 5C is a cross-sectional view illustrating the interaction of the threads of a nut member and a fastening member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 6 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление примерного крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 6 is a sectional view illustrating insertion of an exemplary fastener into a threaded nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 7 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 7 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 8 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 8 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 9 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 9 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 10 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 10 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 11 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;in fig. 11 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

на фиг. 12 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения; иin fig. 12 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention; And

на фиг. 13 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий вставление крепежного элемента в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.in fig. 13 is a sectional view illustrating insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

На фиг. 1А представлен вид в разрезе примерного резьбонарезающего и фиксирующего резьбу крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Крепежный элемент 100 включает в себя точку 105 входа и головку 110 со стержнем 115, проходящим между ними. Иллюстративно, точка 105 входа показана как имеющая, по существу, плоский конец. Однако следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения крепежный элемент 100 может иметь точку 105 входа, которая является округлой, заостренной и т.д. Таким образом, описание точки 105 входа, являющейся, по существу, плоской, следует рассматривать только как пример. Головка 110 иллюстративно показана как имеющая шестиугольную форму для использования с приводным устройством для вставления. Головка 110 проходит на некоторую длину 120 по той же оси стержня 115, чтобы позволить приводящему в движение инструменту, например, гаечному ключу и т.д., входить в зацепление с головкой 110 для приложения крутящего момента к крепежному элементу для вставления крепежного элемента в гаечный элемент (не показан). Головка 110 включает в себя, по существу, плоскую нижнюю сторону 125, которая должна плотно прилегать к гаечному элементу (не показан), когда крепежный элемент будет полностью вставлен. Как будет понятно специалистам в данной области техники, головка 110 может иметь множество различных форм, зависящих от требуемого приводного устройства. Поэтому описание головки 110, имеющей шестиугольную форму, следует рассматривать только как пример.In fig. 1A is a cross-sectional view of an exemplary thread-cutting and thread-locking fastener 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The fastener 100 includes an entry point 105 and a head 110 with a shaft 115 extending therebetween. Illustratively, entry point 105 is shown as having a substantially flat end. However, it should be noted that in alternative embodiments of the present invention, the fastening element 100 may have an entry point 105 that is round, pointed, etc. Thus, the description of the entry point 105 being substantially flat should be considered as an example only. The head 110 is illustratively shown to be hexagonal in shape for use with an insertion drive. The head 110 extends a length 120 along the same axis of the rod 115 to allow a driving tool, such as a wrench, etc., to engage the head 110 to apply torque to the fastener for inserting the fastener into the wrench element (not shown). The head 110 includes a substantially flat underside 125 that should fit snugly against a nut member (not shown) when the fastener is fully inserted. As will be appreciated by those skilled in the art, the head 110 can take a variety of different shapes depending on the desired drive device. Therefore, the description of the head 110 having a hexagonal shape should be considered as an example only.

Корпус или стержень 115 крепежного элемента 100 включает в себя множество зон резьбы, включая, например, первую зону 130, вторую зону 135 и третью зону 140. Иллюстративно, эти три зоны используются как для выполнения функции нарезания резьбы, так и для функции фиксации резьбы после того, как крепежный элемент будет вставлен в гаечный элемент. Иллюстративно, длина первой зоны 130 составляет приблизительно 2-5 шагов примерного профиля первой резьбы, отходящего наружу от сердцевины под наклоном, с увеличивающимся диаметром по мере удаления зоны от точки 105 входа крепежного элемента. То есть, наружный диаметр первой зоны 130 является наименьшим в точке 105 входа и увеличивается по мере продвижения резьбы к головке 110 вдоль стержня 115.The body or shank 115 of the fastener 100 includes a plurality of thread zones, including, for example, a first zone 130, a second zone 135, and a third zone 140. Illustratively, these three zones are used to perform both a thread cutting function and a thread locking function after how the fastener will be inserted into the nut element. Illustratively, the length of the first zone 130 is approximately 2-5 pitches of an exemplary first thread profile extending outward from the core at an angle, with an increasing diameter as the zone moves away from the fastener entry point 105. That is, the outer diameter of the first zone 130 is smallest at the entry point 105 and increases as the threads advance toward the head 110 along the shank 115.

Вторая зона 135 иллюстративно содержит дополнительные 1-3 шага первого (резьбонарезающего) профиля резьбы, но с, по существу, постоянным наружным диаметром. Как показано на фиг. 1А, первый профиль резьбы иллюстративно имеет поперечное сечение профиля резьбы с углом, составляющим, по существу, 60°. В примерных вариантах осуществления первый профиль резьбы может включать в себя профиль, раскрытый во включенном выше по ссылке патенте США №9,404,524. Следует отметить, что хотя показан и описан конкретный резьбонарезающий профиль резьбы, принципы настоящего изобретения позволяют использовать любой резьбонарезающий профиль резьбы в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Поэтому конкретный резьбонарезающей профиль резьбы, показанный и описанный в настоящем описании, следует рассматривать только в качестве примера.The second zone 135 illustratively contains an additional 1-3 pitches of the first (thread cutting) thread profile, but with a substantially constant outer diameter. As shown in FIG. 1A, the first thread profile illustratively has a cross-section of a thread profile with an angle of substantially 60°. In exemplary embodiments, the first thread profile may include the profile disclosed in US Patent No. 9,404,524, incorporated above by reference. It should be noted that while a specific thread-cutting thread profile is shown and described, the principles of the present invention allow any thread-cutting thread profile to be used in alternative embodiments of the present invention. Therefore, the specific thread-cutting thread profile shown and described herein should be considered as an example only.

В третьей зоне 140 используется второй профиль резьбы, который иллюстративно представляет собой фиксирующий резьбу профиль резьбы. Как показано на фиг. 1А, примерный профиль второй резьбы содержит резьбу с углом 60° у основания резьбы, который переходит в угол 30° у вершины. Примерный фиксирующий резьбу профиль резьбы раскрыт во включенном выше по ссылке патенте США №7,722,304. Следует отметить, что, хотя показан и описан конкретный фиксирующий резьбу профиль резьбы, принципы настоящего изобретения позволяют использовать любой фиксирующий резьбу профиль резьбы в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Поэтому конкретный фиксирующий резьбу профиль резьбы показанный и описанный в настоящем описании, следует рассматривать только в качестве примера.The third zone 140 uses a second thread profile, which is illustratively a thread-locking thread profile. As shown in FIG. 1A, an exemplary second thread profile comprises a thread with a 60° angle at the root of the thread that transitions to a 30° angle at the crest. An exemplary thread-locking thread profile is disclosed in US Patent No. 7,722,304, incorporated above. It should be noted that while a specific thread-locking thread profile is shown and described, the principles of the present invention allow any thread-locking thread profile to be used in alternative embodiments of the present invention. Therefore, the specific thread-locking thread profile shown and described herein should be considered as an example only.

Таким образом, при эксплуатации, когда крепежный элемент 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения вставляется в гаечный элемент, резьба первой зоны входит в зацепление с гаечным элементом по мере первоначального вставления крепежного элемента. Резьба первой и второй зоны деформирует гаечный элемент для создания резьбы. При продолжении вставления крепежного элемента в гаечный элемент, резьба третьей зоны входит в зацепление столько что созданной резьбой, вызывая механическое взаимодействие, которое обусловливает возникновение механизма фиксации. Иллюстративно, второй профиль резьбы выбран в дополнение к первому профилю резьбы. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения, два профиля резьбы можно выбрать так, чтобы профиль фиксации резьбы (второй профиль резьбы) был выполнен с априорным знанием размеров резьбы, создаваемой в гаечном элементе резьбонарезающим профилем (первым профилем резьбы). Поскольку крепежный элемент создает внутреннюю резьбу в безрезьбовом гаечном элементе, фиксирующий резьбу профиль резьбы может быть выполнен с возможностью оптимизации работы с внутренней резьбой. Примеры вариантов раскрыты ниже применительно к фиг. 4А, В, С и 5А, В, С.Thus, in use, when the fastener 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention is inserted into the nut member, the threads of the first zone engage the nut member as the fastener is initially inserted. The threads of the first and second zones deform the nut element to create a thread. As you continue to insert the fastener into the nut element, the threads of the third zone engage with the newly created threads, causing a mechanical interaction that causes the occurrence of a locking mechanism. Illustratively, a second thread profile is selected in addition to the first thread profile. In accordance with alternative embodiments of the present invention, two thread profiles can be selected such that the thread locking profile (second thread profile) is made with a priori knowledge of the dimensions of the thread created in the nut element by the thread cutting profile (first thread profile). Since the fastener creates internal threads in the threadless nut element, the thread-locking thread profile can be configured to optimize performance with internal threads. Examples of embodiments are disclosed below in relation to FIGS. 4A, B, C and 5A, B, C.

На фиг. 1В представлен примерный вид головки 110 крепежного элемента 100, наблюдаемой вдоль длинной оси крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как отмечалось выше, изображение и описание примерной головки, имеющей шестиугольную форму, следует рассматривать только как пример. На фиг. 1С представлен вид крепежного элемента 100 от точки 105 входа вдоль длинной оси крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как можно понять из фиг. 1С, стержень 115 крепежного элемента имеет иллюстративную форму, имеющую несколько, например - три, сегментов (лепестков) в поперечном сечении. Следует отметить, что использование стержня является только примерным, и принципы настоящего изобретения могут быть использованы с крепежными элементами, имеющими стержни, которые, по существу, являются круглыми. Как будет понятно специалистам в данной области техники, для достижения требуемых свойств крепежного элемента можно использовать различные типы поперечных сечений стержней крепежных элементов. Более конкретно, прямо предполагается, что стержни, имеющие более трех сегментов (лепестков), могут быть использованы в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления стержень может иметь переменное поперечное сечение. Например, стержень может иметь, по существу, круглую площадь поперечного сечения вблизи точки входа, но переходящую в некруглую площадь поперечного сечения по длине стержня. Примерной площадью некруглого поперечного сечения будет, например, трехсегментная (трехлепестковая) площадь поперечного сечения. Однако прямо предполагается, что в, по существу, некруглых площадях поперечного сечения можно использовать другие формы в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения. Принципы настоящего изобретения могут быть использованы с широким диапазоном форм поперечного сечения стержня 115 крепежного элемента для достижения требуемой функциональности.In fig. 1B is an exemplary view of the head 110 of the fastener 100 as viewed along the long axis of the fastener in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. As noted above, the illustration and description of the exemplary hexagonal shaped head should be considered as an example only. In fig. 1C is a view of fastener 100 from entry point 105 along the long axis of the fastener in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. As can be understood from Fig. 1C, the fastener shaft 115 has an exemplary shape having several, such as three, segments (lobes) in cross section. It should be noted that the use of a shaft is exemplary only, and the principles of the present invention can be used with fasteners having shafts that are substantially circular. As will be appreciated by those skilled in the art, various types of fastener bar cross-sections can be used to achieve desired fastener properties. More specifically, it is expressly contemplated that rods having more than three segments (lobes) may be used in accordance with alternative embodiments of the present invention. Additionally, in alternative embodiments, the rod may have a variable cross-section. For example, a rod may have a substantially circular cross-sectional area near the entry point, but transition to a non-circular cross-sectional area along the length of the rod. An approximate non-circular cross-sectional area would be, for example, a three-segment (three-lobed) cross-sectional area. However, it is expressly contemplated that other shapes may be used in substantially non-circular cross-sectional areas in accordance with alternative embodiments of the present invention. The principles of the present invention can be used with a wide range of cross-sectional shapes of the fastener shaft 115 to achieve the desired functionality.

На фиг. 2 представлен увеличенный вид конца точки входа крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как видно из фиг. 2, наружный диаметр первой зоны 130 увеличивается по мере ее удаления от точки 105 входа. В первой зоне используется первый профиль резьбы, который иллюстративно представляет собой резьбонарезающий профиль резьбы. Вторая зона 135 продолжает использовать резьбонарезающую резьбу, но при общем диаметре, который, по существу, постоянен, в отличие от первой зоны 130, которая имеет увеличивающийся общий диаметр резьбы. Третья зона 140 далее использует второй профиль резьбы, например фиксирующий резьбу профиль резьбы, для остальной части крепежного элемента 100.In fig. 2 is an enlarged view of the end of the entry point of fastener 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. As can be seen from Fig. 2, the outer diameter of the first zone 130 increases as it moves away from the entry point 105. The first zone uses a first thread profile, which is illustratively a thread-cutting thread profile. The second zone 135 continues to use a thread-cutting thread, but with an overall diameter that is essentially constant, unlike the first zone 130, which has an increasing overall thread diameter. The third zone 140 further uses a second thread profile, such as a thread-locking thread profile, for the remainder of the fastener 100.

На фиг. З представлен примерный вид заготовки 300 с головкой для использования при формировании крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Иллюстративно, заготовка 300 представляет собой заготовку одного диаметра, что уменьшает сложность изготовления. Однако прямо предполагается, что принципы настоящего изобретения могут быть использованы с более сложными заготовками.In fig. 3 illustrates an exemplary head blank 300 for use in forming a fastener 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Illustratively, blank 300 is a single diameter blank, which reduces manufacturing complexity. However, it is expressly intended that the principles of the present invention can be used with more complex workpieces.

На фиг. 4А, В, С иллюстративно показаны профили резьбы, которые могут быть использованы в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что каждый профиль резьбы имеет одинаковую площадь поперечного сечения. Фиг. 4А является представляющей иллюстративный профиль резьбы с углом 60°, подобного показанному на фиг. 1. Фиг. 4В является представляющей примерный профиль радиусной резьбы. Фиг. 4С является представляющей примерную форму угловой резьбы с профилем резьбы 60730°. Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы отличные профили резьбы. Таким образом, прямо предполагается, что профили резьбы, показанные на фиг. 4А, В, С, являются только примерными.In fig. 4A, B, C illustrate thread profiles that may be used in alternative embodiments of the present invention. It should be noted that each thread profile has the same cross-sectional area. Fig. 4A is an exemplary 60° thread profile similar to that shown in FIG. 1. Fig. 4B is representative of an exemplary radius thread profile. Fig. 4C is a representation of an exemplary corner thread shape with a 60730° thread profile. It should be noted that in alternative embodiments of the present invention, different thread profiles can be used. Thus, it is directly intended that the thread profiles shown in FIG. 4A, B, C are exemplary only.

На фиг. 5А, В, С показаны примерные диапазоны потенциальных механических взаимодействий, которые могут быть получены путем использования различных профилей резьбы для гаечных элементов и крепежного элемента в соответствии с примерными вариантами конструкции в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения. На разных фигурах показаны комбинации профилей резьбы, описанных выше применительно к фиг. 4А, В, С. Как показано на фиг. 5А, В и С, путем изменения профилей внутренней и наружной резьбы можно достичь различной степени механического взаимодействия. В альтернативных вариантах осуществления, путем выбора различных комбинаций профилей резьбы, можно достичь требуемой величины механического взаимодействия.In fig. 5A, B, C illustrate exemplary ranges of potential mechanical interactions that can be achieved by using different thread profiles for nut members and a fastener according to exemplary designs in accordance with exemplary embodiments of the present invention. The various figures show combinations of the thread profiles described above in relation to FIGS. 4A, B, C. As shown in FIG. 5A, B and C, by varying the profiles of the internal and external threads, varying degrees of mechanical interaction can be achieved. In alternative embodiments, by selecting different combinations of thread profiles, the desired amount of mechanical interaction can be achieved.

На фиг. 6 представлен вид 600 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Резьбовой гаечный элемент 605 иллюстративно содержит предварительно выполненную резьбу 610. На виде 600 представлен крепежный элемент 100 и гайка 605 непосредственно перед вставлением конца 105 крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605. Вид по сечению А-А иллюстрирует примерное поперечное сечение 615 крепежного элемента 100 и резьбового гаечного элемента.In fig. 6 is a cross-sectional view 600 of the insertion of a fastener 100 into a threaded nut member 605 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Threaded nut member 605 illustratively includes a pre-threaded thread 610. View 600 shows fastener 100 and nut 605 immediately prior to insertion of end 105 of fastener 100 into threaded nut member 605. Section view A-A illustrates an exemplary cross-section 615 of fastener 100 and threaded nut element.

На фиг. 7 представлен вид 700 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 700 первая зона 130 и вторая зона 135 крепежного элемента 100 вставлены в резьбовой гаечный элемент 605. Как показано на увеличенном виде, между первой и второй зонами резьбы и внутренней резьбой 610 резьбового гаечного элемента 605 остается пространство.In fig. 7 is a cross-sectional view 700 of the insertion of a fastener 100 into a threaded nut member 605 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. In view 700, the first zone 130 and the second zone 135 of the fastener 100 are inserted into the threaded nut element 605. As shown in the enlarged view, a space is left between the first and second thread zones and the internal threads 610 of the threaded nut element 605.

На фиг. 8 представлен вид 800 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 800 резьба первой зоны 130 почти прошла сквозь резьбовой гаечный элемент 605, в то время как резьба второй зоны 135 полностью находится внутри гаечного элемента 605. Как показано, резьба третьей зоны 140 образовала проникновение вершин в точках 805 внутри гаечного элемента.In fig. 8 is a cross-sectional view 800 of insertion of a fastener 100 into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. In view 800, the threads of the first zone 130 have nearly penetrated the threaded nut member 605, while the threads of the second zone 135 are completely contained within the nut member 605. As shown, the threads of the third zone 140 have formed penetrating points at points 805 within the nut member.

На фиг. 9 представлен вид 900 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 900 резьба первой зоны 130 и второй зоны 135 полностью прошла через гаечный элемент 605, и для каждой внутренней резьбы 605 имеются точки 905 проникновения вершин третьей зоны 140 резьбы. При вставлении крепежного элемента 100, как показано на фиг. 9, точки 905 проникновения вершин образуют механизм механической фиксации, работая на закрепление крепежного элемента в резьбовом гаечном элементе.In fig. 9 is a cross-sectional view 900 of the insertion of a fastener 100 into a threaded nut member 605 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. In view 900, the threads of the first zone 130 and the second zone 135 have completely penetrated the nut member 605, and for each internal thread 605 there are penetration points 905 of the crests of the third thread zone 140. When inserting the fastening member 100 as shown in FIG. 9, the apex penetration points 905 form a mechanical locking mechanism, working to secure the fastener into the threaded nut member.

В одном из иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения резьбонарезающий профиль резьбы первой и второй зон резьбы выполнен таким образом, чтобы слегка расширить диаметр резьбы резьбового гаечного элемента. Это изменение размера позволяет выполнить крепежный элемент таким образом, чтобы оптимизировать взаимодействие между резьбой измененного размера и резьбой третьей зоны, фиксирующей резьбу. Путем выбора профиля резьбы и размера для первой и второй зон резьбы можно достичь требуемой величины механического взаимодействия с резьбой третьей зоны. Однако следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения предварительно выполненная внутренняя резьба не расширяется резьбой первой и второй зон. Поэтому описание расширяемой внутренней резьбы следует рассматривать только как пример.In one exemplary embodiment of the present invention, the thread-cutting profile of the threads of the first and second thread zones is configured to slightly expand the thread diameter of the threaded nut member. This resizing allows the fastener to be designed in such a way as to optimize the interaction between the resized threads and the threads of the third thread-locking zone. By selecting the thread profile and size for the first and second thread zones, the required amount of mechanical interaction with the threads of the third zone can be achieved. However, it should be noted that in alternative embodiments of the present invention, the preformed internal threads are not expanded by the threads of the first and second zones. Therefore, the description of the expandable internal thread should be considered as an example only.

На фиг. 10 представлен вид 1000 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в безрезьбовой гаечный элемент 1005 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1000 крепежный элемент 100, который вставляется в гаечный элемент 1005, имеющий безрезьбовое отверстие или канал 1010.In fig. 10 is a cross-sectional view 1000 of insertion of a fastener 100 into a threadless nut member 1005 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. View 1000 shows a fastener 100 that is inserted into a nut member 1005 having a threadless hole or channel 1010.

На фиг. 11 представлен вид 1100 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в безрезьбовой гаечный элемент 1005 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1100 показано, что резьба первой и второй зон полностью вставлена в безрезьбовой гаечный элемент.In fig. 11 is a cross-sectional view 1100 of insertion of a fastener 100 into a threadless nut member 1005 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. View 1100 shows that the threads of the first and second zones are fully inserted into the threadless nut member.

На фиг. 12 представлен вид 1200 в разрезе вставления крепежного элемента 100 в безрезьбовой гаечный элемент 1005 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Резьба 140 третьей зоны теперь вошла в ранее созданную резьбу и образовала проникновение вершин в точках 1205.In fig. 12 is a cross-sectional view 1200 of insertion of a fastener 100 into a threadless nut member 1005 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The third zone thread 140 has now entered the previously created thread and formed vertex penetrations at points 1205.

На фиг. 13 представлен вид 1300 вставления крепежного элемента 100 в безрезьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1300 резьба первой и третьей зон прошла через гаечный элемент 1005, причем множество витков резьбы третьей зоны вошли в зацепление с гаечным элементом 1005 во множестве точек 1305 проникновения вершин.In fig. 13 is a view 1300 of insertion of a fastener 100 into a threadless nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. In view 1300, threads of the first and third zones have passed through the nut element 1005, with a plurality of threads of the third zone engaging the nut element 1005 at a plurality of apex penetration points 1305.

Как отмечалось выше, применительно к фиг. 6-9, в иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения резьба первой и второй зон может иметь размеры для создания резьбы оптимального размера для достижения требуемого механического взаимодействия с резьбой третьей зоны.As noted above, with respect to FIGS. 6-9, in exemplary embodiments of the present invention, the threads of the first and second zones may be sized to create an optimally sized thread to achieve the desired mechanical interaction with the threads of the third zone.

Следует отметить, что, хотя настоящее изобретение было раскрыто применительно к конкретным профилям резьбы, принципы настоящего изобретения могут быть использованы с различными резьбонарезающими и/или фиксирующими резьбу профилями резьбы. Таким образом, конкретные описания конкретных профилей резьбы, содержащиеся в настоящем документе, следует рассматривать только в качестве примеров. Кроме того, хотя были приведены различные описания числа шагов резьбы в различных зонах, специалистам в данной области техники будет понятно, что число шагов резьбы в различных зонах может меняться в зависимости от предполагаемого использования. Таким образом, описание конкретного числа шагов резьбы в различных зонах следует рассматривать как пример.It should be noted that although the present invention has been disclosed in connection with specific thread profiles, the principles of the present invention can be used with a variety of thread cutting and/or thread locking thread profiles. Therefore, specific descriptions of specific thread profiles contained herein should be considered as examples only. In addition, although various descriptions of the number of thread pitches in different zones have been given, those skilled in the art will appreciate that the number of thread pitches in different zones may vary depending on the intended use. Therefore, the description of the specific number of thread pitches in different zones should be considered as an example.

Настоящее описание написано применительно к различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как будет понятно специалистам в данной области техники, в варианты осуществления, раскрытые в настоящем описании, можно внести различные модификации, не отходя от сущности или объема изобретения. Таким образом, раскрытые варианты осуществления следует рассматривать только как иллюстративные.The present description has been written in connection with various illustrative embodiments of the present invention. As will be appreciated by those skilled in the art, various modifications can be made to the embodiments disclosed herein without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the disclosed embodiments should be considered illustrative only.

Claims (27)

1. Крепежный элемент, содержащий:1. Fastening element containing: стержень, имеющий профиль поперечного сечения, имеющий точку входа на первом конце и головку на втором конце, причем профиль поперечного сечения имеет три или более сегментов;a rod having a cross-sectional profile having an entry point at a first end and a head at a second end, the cross-sectional profile having three or more segments; причем стержень имеет нанесенный на него первый профиль резьбы в первой зоне и во второй зоне, причем первый профиль резьбы представляет собой резьбонарезающий профиль резьбы, выполненный с возможностью создания внутренней резьбы в гаечном элементе;wherein the rod has a first thread profile applied thereto in a first zone and in a second zone, the first thread profile being a thread-cutting thread profile configured to create internal threads in the nut member; причем первая зона начинается в точке входа и проходит на первое заданное число шагов резьбы вдоль стержня, причем диаметр первой зоны увеличивается от точки входа до второй зоны;wherein the first zone begins at the entry point and extends a first predetermined number of thread pitches along the rod, the diameter of the first zone increasing from the entry point to the second zone; причем вторая зона имеет постоянный наружный диаметр и проходит на второе заданное число шагов резьбы, иwherein the second zone has a constant outer diameter and extends a second predetermined number of thread pitches, and третью зону, имеющую второй профиль резьбы, отличающийся от первого профиля резьбы и проходящий от перехода от второй зоны вдоль оставшейся части стержня к нижней стороне головки, причем второй профиль резьбы представляет собой фиксирующий резьбу профиль резьбы, и причем размеры второго профиля резьбы основаны на знании о первом профиле резьбы для создания требуемой величины механического взаимодействия между внутренними резьбами, формируемыми первым профилем резьбы и вторым профилем резьбы.a third zone having a second thread profile different from the first thread profile and extending from a transition from the second zone along the remainder of the shaft to the underside of the head, wherein the second thread profile is a thread locking thread profile, and wherein the dimensions of the second thread profile are based on knowledge of a first thread profile to create a desired amount of mechanical interaction between the internal threads formed by the first thread profile and the second thread profile. 2. Крепежный элемент по п. 1, в котором первый профиль резьбы имеет угол, составляющий 60°.2. The fastening element according to claim 1, in which the first thread profile has an angle of 60°. 3. Крепежный элемент по п. 1, в котором первый профиль резьбы имеет радиусный профиль резьбы.3. The fastener according to claim 1, wherein the first thread profile has a radius thread profile. 4. Крепежный элемент по п. 1, в котором первый профиль резьбы имеет параболический профиль резьбы.4. The fastener according to claim 1, wherein the first thread profile has a parabolic thread profile. 5. Крепежный элемент по п. 1, в котором профиль поперечного сечения, по существу, круглый.5. The fastening element according to claim 1, wherein the cross-sectional profile is substantially circular. 6. Крепежный элемент по п. 1, в котором первое заданное число шагов резьбы равно трем.6. The fastening element according to claim 1, in which the first specified number of thread pitches is three. 7. Крепежный элемент по п. 1, в котором второе заданное число шагов резьбы равно шести.7. The fastening element according to claim 1, in which the second specified number of thread pitches is six. 8. Крепежный элемент по п. 1, в котором первый профиль резьбы представляет собой резьбонарезающий профиль резьбы.8. The fastener according to claim 1, wherein the first thread profile is a thread-cutting thread profile. 9. Крепежный элемент по п. 1, в котором второй профиль резьбы представляет собой фиксирующий резьбу профиль резьбы.9. The fastener according to claim 1, wherein the second thread profile is a thread locking thread profile. 10. Крепежный элемент по п. 1, в котором первый профиль резьбы имеет размеры, обеспечивающие создание оптимизированной внутренней резьбы для вхождения в зацепление со вторым профилем резьбы.10. The fastener of claim 1, wherein the first thread profile is sized to provide an optimized internal thread for engagement with the second thread profile. 11. Крепежный элемент, содержащий:11. Fastening element containing: стержень, имеющий профиль поперечного сечения, имеющий точку входа на первом конце и головку на втором конце, причем профиль поперечного сечения стержня переходит от, по существу, круглого поперечного сечения в, по существу, некруглое поперечное сечение;a rod having a cross-sectional profile having an entry point at a first end and a head at a second end, the cross-sectional profile of the rod transitioning from a substantially circular cross-section to a substantially non-circular cross-section; причем стержень имеет нанесенный на него первый профиль резьбы в первой зоне и во второй зоне, причем первый профиль резьбы представляет собой резьбонарезающий профиль резьбы, выполненный с возможностью создания внутренней резьбы в гаечном элементе;wherein the rod has a first thread profile applied thereto in a first zone and in a second zone, the first thread profile being a thread-cutting thread profile configured to create internal threads in the nut member; причем первая зона начинается в точке входа и проходит на первое заданное число шагов резьбы вдоль стержня, причем диаметр первой зоны увеличивается от точки входа до второй зоны;wherein the first zone begins at the entry point and extends a first predetermined number of thread pitches along the rod, the diameter of the first zone increasing from the entry point to the second zone; причем вторая зона имеет постоянный наружный диаметр и проходит на второе заданное число шагов резьбы, иwherein the second zone has a constant outer diameter and extends a second predetermined number of thread pitches, and третью зону, имеющую второй профиль резьбы, отличающийся от первого профиля резьбы и проходящий от перехода от второй зоны вдоль оставшейся части стержня к нижней стороне головки, причем второй профиль резьбы представляет собой фиксирующий резьбу профиль резьбы, и причем размеры второго профиля резьбы основаны на знании о первом профиле резьбы для создания требуемой величины механического взаимодействия между внутренними резьбами, формируемыми первым профилем резьбы и вторым профилем резьбы.a third zone having a second thread profile different from the first thread profile and extending from a transition from the second zone along the remainder of the shaft to the underside of the head, wherein the second thread profile is a thread locking thread profile, and wherein the dimensions of the second thread profile are based on knowledge of a first thread profile to create a desired amount of mechanical interaction between the internal threads formed by the first thread profile and the second thread profile. 12. Крепежный элемент, содержащий:12. Fastening element containing: стержень, имеющий профиль поперечного сечения, имеющий точку входа на первом конце и головку на втором конце, причем профиль поперечного сечения стержня переходит от, по существу, некруглого поперечного сечения в, по существу, круглое поперечное сечение;a rod having a cross-sectional profile having an entry point at a first end and a head at a second end, the cross-sectional profile of the rod transitioning from a substantially non-circular cross-section to a substantially circular cross-section; причем стержень имеет нанесенный на него первый профиль резьбы в первой зоне и во второй зоне, причем первый профиль резьбы представляет собой резьбонарезающий профиль резьбы, выполненный с возможностью создания внутренней резьбы в гаечном элементе;wherein the rod has a first thread profile applied thereto in a first zone and in a second zone, the first thread profile being a thread-cutting thread profile configured to create internal threads in the nut member; причем первая зона начинается в точке входа и проходит на первое заданное число шагов резьбы вдоль стержня, причем диаметр первой зоны увеличивается от точки входа до второй зоны;wherein the first zone begins at the entry point and extends a first predetermined number of thread pitches along the rod, the diameter of the first zone increasing from the entry point to the second zone; причем вторая зона имеет постоянный наружный диаметр и проходит на второе заданное число шагов резьбы, иwherein the second zone has a constant outer diameter and extends a second predetermined number of thread pitches, and третью зону, имеющую второй профиль резьбы, отличающийся от первого профиля резьбы и проходящий от перехода от второй зоны вдоль оставшейся части стержня к нижней стороне головки, причем второй профиль резьбы представляет собой фиксирующий резьбу профиль резьбы, и причем размеры второго профиля резьбы основаны на знании о первом профиле резьбы для создания требуемой величины механического взаимодействия между внутренними резьбами, формируемыми первым профилем резьбы и вторым профилем резьбы.a third zone having a second thread profile different from the first thread profile and extending from a transition from the second zone along the remainder of the shaft to the underside of the head, wherein the second thread profile is a thread locking thread profile, and wherein the dimensions of the second thread profile are based on knowledge of a first thread profile to create a desired amount of mechanical interaction between the internal threads formed by the first thread profile and the second thread profile.
RU2022110123A 2019-10-10 2020-10-07 Thread cutting and locking fastener RU2817806C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/598,288 2019-10-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2817806C1 true RU2817806C1 (en) 2024-04-22

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA415189A (en) * 1943-09-14 W. Braendel Felix Screw
SU419053A3 (en) * 1970-01-19 1974-03-05 Герман Густав Муенчингер США CARVER THREAD * AH FASTENING PART
RU2381391C2 (en) * 2004-07-15 2010-02-10 Сфс Интек Холдинг Аг Screw
RU2652298C2 (en) * 2013-07-19 2018-04-25 Конти Фастенерс Аг High performance thread rolling screw/bolt for use in unthreaded nut anchor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA415189A (en) * 1943-09-14 W. Braendel Felix Screw
SU419053A3 (en) * 1970-01-19 1974-03-05 Герман Густав Муенчингер США CARVER THREAD * AH FASTENING PART
RU2381391C2 (en) * 2004-07-15 2010-02-10 Сфс Интек Холдинг Аг Screw
RU2652298C2 (en) * 2013-07-19 2018-04-25 Конти Фастенерс Аг High performance thread rolling screw/bolt for use in unthreaded nut anchor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10247219B2 (en) Screw-type fastener
CA2234092C (en) Self perforating and thread forming connecting element
US11125262B2 (en) Thread forming and thread locking fastener
US7677854B2 (en) Self-boring and self-tapping screw
US9046120B2 (en) Threaded fastener
CA2263699C (en) Enhanced strength screw-type masonry anchor
US6846142B2 (en) Screw for screwing into a material of low strength
RU2710754C2 (en) Thread-forming screw with separate threaded spiral and different partial angles of profile
US5795120A (en) Reduced-friction thread forming or thread cutting screw
EP2286097B1 (en) Threaded fastener
EP3399200B1 (en) Screw for thin iron sheets
US3200691A (en) Threaded elements with self-tapping peaks and recesses
EP1371861B1 (en) Cutting insert for fasteners
JP6810520B2 (en) Fastening device
RU2817806C1 (en) Thread cutting and locking fastener
US20210310510A1 (en) Thread forming and thread locking fastener
JP2022042404A (en) Drill screw for thin metal plate, structure using the same and fixing device
KR101604979B1 (en) Self tapping screw
KR20240018463A (en) Thread forming and thread locking fasteners
JP2022128830A (en) Expansion-type blind stud