SK5359Y1

SK5359Y1 - Screw connection with prevention against self-unlocking

Info

Publication number: SK5359Y1
Application number: SK5031-2009U
Authority: SK
Inventors: Lukac Cimpl
Original assignee: Zilinska Univerzita V Ziline Strojnicka Fakulta
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-02-08
Also published as: SK50312009U1

Abstract

Skrutkový spoj so zamedzením proti samovoľnému uvoľneniu pozostáva zo skrutky a matice, pričom skrutka (1) v obvodovej závitovej časti (2) je vybavená aspoň jednou axiálnou rohatkovou drážkou (3) a matica (4) obsahuje vnútornú západku (5) v tvare otvoreného prstenca s aspoň jednou rohatkou (6). Pritom kolík (8) axiálne zasahuje jednak do štrbiny (7) západky (5) ajednak do telesa matice (4)Screw connection to prevent spontaneous release consists of a bolt and a nut, with the bolt (1) it is provided at least once in the circumferential threaded portion (2) an axial ratchet groove (3) and the nut (4) comprises an inner pawl (5) in the form of an open ring with at least one; one ratchet (6). In doing so, the pin (8) extends axially on the one hand into the slot (7) of the latch (5) and into the nut body (4)

Description

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa vo všeobecnosti týka konštrukčného riešenia skrutkového spoja so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu. Technické riešenie patrí vo všeobecnosti do strojárenstva.The technical solution generally relates to a structural design of a screw connection with the prevention of self-loosening. Technical solutions generally belong to engineering.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zo stavu techniky sú známe viaceré spôsoby ako zaistiť skrutkový spoj proti nežiaducemu uvoľneniu napríklad vibráciami a účinkami dynamického namáhania. Pre tento účel zaistenia pevnosti bežných skrutkových spojov vytvorených pomocou bežných skrutiek napr. STN EN ISO 4018 a bežných matíc napr. STN EN ISO 4032 proti ich samovoľnému uvoľneniu účinkom dynamického namáhania a vibrácií sa v súčasnosti používajú rôzne podložky. Tieto sú rôzne tvarované a/alebo sú preseknuté a/alebo sú predpružené. Napríklad pri použití pružnej podložky STN 02 1740 je aj tak relatívne malý istiaci účinok.Several methods are known in the art for securing a bolt connection against undesired loosening, for example, by vibration and the effects of dynamic stress. For this purpose, to ensure the strength of conventional screw connections formed by conventional screws e.g. STN EN ISO 4018 and common nuts eg. STN EN ISO 4032 against spontaneous release due to dynamic stress and vibration are currently used different pads. These are variously shaped and / or are cut and / or pre-stressed. For example, when using a spring washer STN 02 1740, the protective effect is still relatively low.

Boli skonštruované aj samoistiacie matice. Napríklad samoistiaca matica s polyamidovým krúžkom DIN 985 nezabezpečí dostatočné istenie matice skrutkového spoja pri namáhaní vibráciami. Nevýhodou vyššie uvedených riešení je fakt, že sú určené iba na jedno použitie, sú jednorazové.Self-locking nuts were also designed. For example, the self-locking nut with polyamide ring DIN 985 does not ensure sufficient locking of the screw nut when subjected to vibration. The disadvantage of the above solutions is that they are intended for single use only and are disposable.

Ďalším riešením, ktoré je možné pre istenie skrutkového spoja použiť, je korunková matica STN 02 1411 DIN 935 a závlačka STN 02 17 81. V tomto prípade sa vyžaduje, aby skrutka bola v závitovej časti opatrená radiálnym priebežným otvorom pre závlačku. Toto riešenie je však pre určité použitia nevýhodné, lebo je náročné na montáž a demontáž skrutkového spoja najmä v ťažko dostupných priestoroch strojných zariadení.Another solution that can be used for securing the screw connection is the crown nut STN 02 1411 DIN 935 and the cotter pin STN 02 17 81. In this case, it is required that the screw has a radial through hole for the cotter pin in the threaded part. However, this solution is disadvantageous for certain applications because it is difficult to mount and dismount the bolted joint, especially in hard-to-reach machinery spaces.

Zo stavu techniky sú však známe aj samoistiace matice s valcovým ukončením. V ich čelnej ploche sú vytvorené radiálne zárezy, ktoré vytvárajú segmenty v tvare medzikruhového výseku. Tieto segmenty sú pružne stláčané radiálne pôsobiacou skrutkovou pružinou alebo pružným krúžkom tak, ako je to opísané v americkom patentovom spise č. 3 417 801 z 24. decembra 1968. Nevýhoda tohto riešenia v podstate spočíva v malom zovretí segmentov. Ďalšou nevýhodou tohto riešenia je vnášanie nečistôt pri montáži a demontáži do radiálnych zárezov, ktoré do nich vnikli počas predchádzajúceho použitia tohto spoja. V tomto prípade je nutné použiť novú maticu alebo pôvodnú maticu podrobiť čistiacej operácii napríklad stlačeným vzduchom, rozpúšťadlami alebo mechanickými prostriedkami. Rozsah relatívneho vzájomného priľnutia segmentov a stlačíte ľnosti ich stien je obmedzený jednak pružinou a jednak šírkou zárezu, pretože po určitom zakrivení v radiálnom smere sa vonkajšie otvorené okraje segmentov s prierezom v tvare medzikruhových výsekov pri zárezoch dostávajú do vzájomného kontaktu, takže sa funkčnosť matice čiastočne stráca, keď sa používa pre skrutky s jemnými závitmi,However, self-locking cylindrical nuts are known in the art. Radial slits are formed in their face to form segments in the shape of an annular die. These segments are resiliently compressed by a radially acting helical spring or resilient ring as described in U.S. Pat. No. 3,417,801 of December 24, 1968. The disadvantage of this solution is essentially the small grip of the segments. Another disadvantage of this solution is the introduction of impurities during assembly and disassembly into radial slits which have penetrated into them during the previous use of this joint. In this case, it is necessary to use a new nut or the original nut to undergo a cleaning operation, for example with compressed air, solvents or mechanical means. The extent of the relative adherence of the segments and the compression of their walls is limited both by the spring and by the width of the notch, because after a certain curvature in the radial direction the outer open edges of the cross-sectional segments in the circular cuts come into contact with each other so that the nut is partially lost when used for fine-threaded screws,

V ďalšom americkom patentovom spise č. 4 893 977 zo 16. januára 1990 je opísaná samoistiaca matica, do nákružku ktorej je vytvorených niekoľko zárezov v tvare písmena „V„ alebo „U„. Tieto sú dostatočne široké na to, aby zabránili vzájomnému kontaktu vonkajších otvorených okrajov segmentov. Toto riešenie je však pre určité použitia nevýhodné, lebo je náročné na montáž a demontáž skrutkového spoja najmä v ťažko dostupných priestoroch strojných zariadení v dôsledku použitia špeciálnych nástrojov na osadenie alebo demontáž skrutkovej pružiny alebo pružného krúžku.In another U.S. Pat. No. 4,893,977 of January 16, 1990 discloses a self-locking nut in which a plurality of "V" or "U" notches are formed in the collar. These are wide enough to prevent the outer open edges of the segments from contacting each other. However, this solution is disadvantageous for certain applications because it is difficult to mount and dismount the bolted joint, especially in hard-to-reach machinery spaces due to the use of special tools for mounting or removing the bolt spring or elastic ring.

Zo stavu techniky je taktiež známy skrutkový spoj opísaný v medzinárodnej patentovej prihláške WO 2006/028327 A1 a ktorý pozostáva zo skrutky a dvoch matíc. Drieková časť skrutky je v závitovej časti opatrená súčasne pravým a ľavým závitom. Hodnota stúpania závitu je zhodná alebo rozdielna. Závity môžu byť jednoduché alebo viacnásobné. K závitovým častiam skrutky je priradená jedna matica s pravým závitom a jedna matica s ľavým závitom. Nevýhodou tohto skrutkového spoja je náročná výroba a kompletovanie tohto spoja.Also known from the prior art is the screw connection described in the international patent application WO 2006/028327 A1, which consists of a screw and two nuts. The shank part of the screw is provided in the threaded part with both right and left threads. The thread pitch is the same or different. The threads can be single or multiple. One right-hand thread nut and one left-hand thread nut are associated with the threaded parts of the screw. The disadvantage of this screw joint is the difficult production and assembly of this joint.

Vyššie uvedené nedostatky evokovali navrhnúť iný systém istenia skrutkového spoja proti jeho uvoľneniu tak, aby sa podstatne znížila predovšetkým manipulácia a časová náročnosť pri jeho montáži a/alebo demontáži a aby sa pri tom nevyžadovalo ďalšie prídavné náradie a taktiež aby sa znížili výrobné náklady.The above-mentioned drawbacks have evoked the design of a different bolt securing system against loosening, so as to substantially reduce the handling and time required for its assembly and / or disassembly, without requiring additional tools, and also to reduce manufacturing costs.

Keďže v súčasnosti sa veľmi prihliada na kvalitu, účinnosť a spoľahlivosť spojenia ale aj na to, aby aj montáž a demontáž skrutkového spoja nebola časovo náročná, tak výsledkom tohto úsilia je novovytvorený skrutkový spoj so zvýšenou odolnosťou voči vibráciám realizovaný technickými prostriedkami ďalej opisovanými v tomto úžitkovom vzore.As the quality, efficiency and reliability of the connection are now very much taken into account, and the assembly and disassembly of the screw connection is not time consuming, this effort results in a newly formed screw connection with increased vibration resistance realized by the technical means described in this utility. pattern.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky zo stavu techniky odstraňuje skrutkový spoj so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že vo všeobecnosti pozostáva zo skrutky a matice uspôsobených tak, že skrutka v obvodovej závitovej časti je opatrená aspoň jednou axiálnouThese drawbacks of the state of the art are overcome by a self-releasing screw connection according to the invention, which generally consists of a screw and a nut adapted such that the screw in the circumferential threaded portion is provided with at least one axial

SK 5359 ΥΙ rohatkovou drážkou a matica obsahuje vnútornú západku v tvare otvoreného prstenca s aspoň jednou rohatkou. Vnútorná západka je do matice voľne uložená.The ratchet groove and the nut comprises an inner pawl in the form of an open ring with at least one ratchet. The inner latch is loosely seated in the nut.

Pri zaskrutkovávaní matice je jej vnútorná západka unášaná samotnou maticou a svojou pružnosťou preskakuje ponad axiálne rohatkové drážky v obvodovej závitovej časti skrutky. Samovoľné otáčanie západky vzhľadom k matici je zaistené kolíkom tak, že kolík axiálne zasahuje jednak do štrbiny západky a jednak do telesa matice.When screwing the nut, its inner pawl is carried by the nut itself and by its elasticity it jumps over the axial ratchet grooves in the circumferential threaded portion of the screw. The pawl is spontaneously rotated relative to the nut by the pin so that the pin axially extends into the slot of the pawl and into the nut body.

V optimálnom vyhotovení skrutka v obvodovej závitovej časti je opatrená štyrmi axiálnymi rohatkovými drážkami a matica obsahuje vnútornú západku v tvare otvoreného prstenca so štyrmi rohatkami.In an optimum embodiment, the screw in the circumferential threaded portion is provided with four axial ratchet grooves and the nut comprises an inner latch in the form of an open ring with four ratchets.

Z funkčného hľadiska je postačujúce, ak axiálne rohatkové drážky zasahujú len do časti dĺžky obvodovej závitovej časti skrutky.From a functional point of view, it is sufficient if the axial ratchet grooves extend only to a part of the length of the circumferential threaded portion of the screw.

Z konštrukčného hľadiska je fixácia vnútornej západky v matici zabezpečená tak, že matica nad vnútornou západkou obsahuje prelis alebo do matice nad vnútornou západkou je nalisovaný ochranný kovový alebo plastový prstenec.From a constructional point of view, the fixation of the inner pawl in the nut is ensured such that the nut over the inner pawl includes a crimp or a protective metal or plastic ring is pressed into the nut over the inner pawl.

Z montážneho hľadiska je podstatné, že matica, ochranný prstenec alebo prelis sú opatrené axiálnym otvorom alebo len matica je opatrená axiálnym otvorom.From a mounting point of view, it is essential that the nut, protective ring or recess is provided with an axial bore or only the nut is provided with an axial bore.

Výhody skrutkového spoja so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto úžitkového vzoru spočívajú v tom, že v jednom prípade ak by mala snahu vnútorná matica sa uvoľniť, tak už u dotiahnutého spoja vnútorná západka v matici svojimi rohatkami zakliesnenými v axiálnych rohatkových drážkach skrutky zamedzí spätnému relatívnemu pohybu matice a skrutky pri jej možnom samovoľnom uvoľnení. Navrhnutý skrutkový spoj je časovo nenáročný na montáž a demontáž.The advantages of a self-releasing screw connection according to this utility model are that, in one case, if the inner nut is intended to be released, the inner latch in the nut, with its ratchets interlocked in the axial ratchet grooves of the screw, prevents the relative movement. nuts and bolts with possible spontaneous loosening. The proposed screw connection is time-consuming for assembly and disassembly.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Skrutkový spoj so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto technického riešenia bude bližšie ozrejmený na priložených výkresoch, kde na obr. 1, kde je v axonometrickom znázornení zobrazený kompletný skrutkový spoj. Na obr. 2 je v detaile znázornený axonometrický pohľad vnútornú západku s kolíkom rohatkami zakliesnenú v obvodových axiálnych drážkach v závitovej časti skrutky. Na obr. 3 je znázornená samotná upravená skrutka a na obr. 4 je znázornená vnútorná západka.The self-releasing screw connection of the present invention will be illustrated in more detail in the accompanying drawings, in which: FIG. 1, where a complete screw connection is shown in an axonometric representation. In FIG. 2 is a detailed perspective view of an inner pawl with a ratchet pin engaged in circumferential axial grooves in the threaded portion of the screw. In FIG. 3 shows the modified screw itself and FIG. 4 shows the inner latch.

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia technického riešenia zobrazené na jednotlivých obrázkoch sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia konkrétnych realizácií.It is to be understood that the various embodiments of the invention shown in the individual figures are presented by way of illustration and not as limitations of particular embodiments.

Rozumie sa, žc jednotlivé uskutočnenia technického riešenia zobrazené na jednotlivých obrázkoch podľa tohto technického riešenia sú zhotovené z materiálov známych odborníkom zo stavu techniky.It is to be understood that the various embodiments of the invention shown in the individual figures of this invention are made of materials known to those skilled in the art.

Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania ekvivalentné uskutočnenia technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú potom patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.Those skilled in the art will find or be able to ascertain, using no more than routine experimentation, equivalent embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following protection claims.

Príklady uskutočnenia technického riešeniaExamples of technical solution

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná konštrukcia skrutkového spoja so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je zobrazená na obr. 1 až 4. Pri odskrutkovávaní je to deštruktívny spoj. To znamená, že skrutkový spoj so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu a pozostáva jednak zo skrutky 1 a matice 4, ktoré sú vzájomne uspôsobené tak, že skrutka 1 vo svojej polovičnej dĺžke obvodovej závitovej časti 2 je opatrená štyrmi axiálnymi rohatkovými drážkami 3. Matica 4 zas obsahuje vnútornú západku 5 v tvare otvoreného prstenca so štyrmi rohatkami 6 orientovanými voči axiálnym rohatkovým drážkam 3. Vnútorná západka 5 je do matice 4 voľne uložená a voči vypadnutiu z matice 4 je zabezpečená tak, že matica 4 nad vnútornou západkou 5 obsahuje prelis. Táto fixácia vnútornej západky vnútri matice môže byť variantne zabezpečená tak, že do matice 4 nad vnútornou západkou 5 je nalisovaný ochranný kovový alebo plastový prstenec. Vnútorná západka 5 v tvare otvoreného prstenca so štyrmi rohatkami 6 má teda radiálnu štrbinu 7, do ktorej axiálne zapadá kolík 8 a ktorý ďalej axiálne zasahuje aj do telesa matice 4. Z daného vyplýva, že cez prelis matice 4 a aj v samotnom telese matice 4 je vyvŕtaný otvor pre osadenie kolika 8. Otvor v telese matice 4 je slepý.In this example of a particular embodiment, the construction of the bolt joint with the prevention of self-loosening according to the present invention is described, the structure of which is shown in FIG. 1 to 4. This is a destructive joint when unscrewing. That is to say, the bolt joint prevents self-loosening and consists of a bolt 1 and a nut 4 which are mutually adapted so that the bolt 1 is provided with four axial ratchet grooves 3 in its half-length of the circumferential threaded portion 2. The nut 4 again comprises the inner pawl 5 in the form of an open ring with four ratchets 6 oriented towards the axial ratchet grooves 3. The inner pawl 5 is loosely received in the nut 4 and secured against falling out of the nut 4 so that the nut 4 above the inner pawl 5 includes a crimp. This fixation of the inner latch within the nut can alternatively be provided by a protective metal or plastic ring being pressed into the nut 4 above the inner latch 5. The inner ring 5 in the form of an open ring with four ratchets 6 thus has a radial slot 7 in which the pin 8 fits axially and which further extends axially into the nut body 4. It follows that through the overhang of the nut 4 and also in the nut body 4 a hole for receiving pin 8 is drilled. The hole in the nut body 4 is blind.

Pri zaskrutkovávaní matice 4 je jej vnútorná západka 5 unášaná samotnou maticou 4 a svojou pružnosťou preskakuje ponad axiálne rohatkové drážky 3 v obvodovej závitovej časti skrutky 1. Samovoľné otáčanie vnútornej západky 5 vzhľadom k matici 1 je zaistené kolíkom 8 tak, že kolík 8 axiálne zasahuje jednak do štrbiny 7 vnútornej západky 5 a jednak do telesa matice 4.When screwing the nut 4, its inner pawl 5 is carried by the nut 4 itself and by its elasticity it jumps over the axial ratchet grooves 3 in the circumferential threaded portion of the screw 1. The spindle 8 spontaneously rotates relative to the nut 1 so that the pin 8 axially engages into the slot 7 of the inner latch 5 and on the other hand into the nut body 4.

SK 5359 YlSK 5359 Yl

U dotiahnutého skrutkového spoja podľa tohto úžitkového vzoru vnútorná západka 5 v matici 4 svojimi rohatkami 6 zakliesnenými v axiálnych rohatkových drážkach 3 skrutky 1 zamedzí spätnému relatívnemu pohybu matice 4 a skrutky 1 pri jej možnom samovoľnom uvoľnení napríklad v dôsledku vibrácií.In the tightened screw connection according to this utility model, the inner pawl 5 in the nut 4 by its ratchets 6 interlocked in the axial ratchet grooves 3 of the screw 1 prevents the relative movement of the nut 4 and the screw 1 when it is released.

Pri požadovanom odskrutkovaní matice 4 sa spoj uvoľní iba deštruktívnym spôsobom s vynaložením potrebnej sily, t. j. dôjde k poškodeniu vnútornej západky 5 a/alebo závitov skrutky 1 lebo dôjde k porušeniu rohatkového mechanizmu a už nie je použiteľný pre ďalšie skrutkové spojenie.Upon the desired unscrewing of the nut 4, the joint is only released in a destructive manner with the application of the necessary force, i. j. the inner pawl 5 and / or the threads of the screw 1 will be damaged, since the ratchet mechanism will break and is no longer usable for further screw connections.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je prvom variantnom vyhotovení opísaná konštrukcia skrutkového spoja so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je dostatočne opísaná v príklade 1. Rozdiel je v tom, že skrutka 1 je po celej dĺžke závitovej časti opatrená troma axiálnymi rohatkovými drážkami 3. Matica 4 zas obsahuje vnútornú západku 5 v tvare otvoreného prstenca s troma rohatkami 6 orientovanými voči axiálnym rohatkovým drážkam 3.In this example of a particular embodiment, the first variant of the invention describes a spiral-joint design according to the present invention, the construction of which is sufficiently described in Example 1. The difference is that the screw 1 is provided with three axial ratchets along the entire length of the threaded portion. The nut 4 in turn comprises an inner ring 5 in the form of an open ring with three ratchets 6 oriented with respect to the axial ratchet grooves 3.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná konštrukcia skrutkového spoja so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je opísaná v predchádzajúcich príkladoch. Rozdiel je vtom, že je to nedeštruktívny skrutkový spoj, pretože čiastočným vytlačením kolíka 8 zo štrbiny 7 vnútornej západky 5 hlbšie do telesa matice 4 sa pri odskrutkovávaní západka posúva len axiálne. Konštrukcia tohto spoja je dostatočne opísaná v predchádzajúcich príkladoch, len rozdiel je v hĺbke diery pre kolík 8, ktorá môže byť až priebežná cez celé teleso matice 4.In this example of a particular embodiment, the construction of a bolt joint with the prevention of spontaneous release according to the present invention is described, the construction of which is described in the previous examples. The difference is that it is a non-destructive screw connection, because by partially pushing the pin 8 from the slot 7 of the inner pawl 5 deeper into the nut body 4, the pawl only moves axially when the screw is unscrewed. The construction of this joint is sufficiently described in the previous examples, only the difference is in the depth of the hole for the pin 8, which can be continuous through the entire body of the nut 4.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Skrutkový spoj so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu podľa tohto technického riešenia predstavuje technológiu využiteľnú všade tam, kde je potrebné zabezpečiť ľahkú montáž a demontáž skrutkového spojenia so zamedzením voči samovoľnému uvoľneniu.The self-releasing screw connection according to the present invention is a technology that can be used wherever it is necessary to ensure easy assembly and disassembly of the self-releasing screw connection.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A self-releasing screw joint comprising a screw and a nut, characterized in that the screw (1) in the circumferential threaded portion (2) is provided with at least one axial ratchet groove (3) and the nut (4) comprises an internal pawl ( 5) in the form of an open ring with at least one ratchet (6).

A self-releasing screw connection according to claim 1, characterized in that the pin (8) extends axially into the slot (7) of the latch (5) and to the nut body (4).

A self-releasing screw connection according to claim 1, characterized in that the screw (1) in the circumferential threaded portion (2) is provided with four axial ratchet grooves (3) and the nut (4) comprises an inner pawl (5) in the form of an open ring with four ratchets (6).

A self-releasing screw connection according to at least one of claims 1 to 8

3, characterized in that the axial ratchet grooves (3) extend only to a part of the length of the circumferential threaded portion (2) of the screw (1).

A self-releasing screw connection according to at least one of claims 1 to 5

4, characterized in that the inner pawl (5) is freely received in the nut (4).

Self-releasing screw connection according to at least one of claims 1 to 6

5, characterized in that the nut (4) above the inner pawl (5) comprises a crimp.

Self-releasing screw connection according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that a protective metal or plastic ring is pressed into the nut (4) above the inner pawl (5).

Self-releasing screw connection according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the nut (4), the protective ring or the recess is provided with an axial bore.

A self-releasing screw connection according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the nut (4) is provided with an axial bore.