Винт и элемент привода с фаской - RU2664947C1
Код документа: RU2664947C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к винту, элементу привода, размещению и методу установки винта в основание.
Из патентов DE 69308484 Т2, US 6,951,158, ЕР 0,933,538 A1, DE 4244989 С2 и ЕР 0,488,541 А1 известны традиционные винты или, соответственно, крепежные элементы.
В качестве компонентов привода, функционально воздействующего на профиль углубления крепежного элемента, согласно US 4,464,957 предназначены только плоскости на наклонном участке элемента привода.
Из ЕР 0,524,617 А1 известен винт, внешний контур приводного углубления которого имеет форму, отличающуюся от круга. В радиальной внутренней области и/или в радиальной внешней области этого углубления боковые стенки формируются из отдельных плоскостей, расположенных на конической поверхности.
В частности, в продаже доступны винты с так называемым приводом типа AW, представляющим собой круглое углубление в головке с шестью распределенными по окружности выступами и дополнительным усеченным конусом, который выполнен по внутреннему диаметру углубления в основании привода.
Хотя в соответствии с современным уровнем развития техники известные винты доказали свою эффективность, все же под высокой нагрузкой и в неблагоприятных сопутствующих условиях в некоторых случаях может наблюдаться склонность к нежелательным поломкам или срезам головки винта. Кроме того, потенциалом для дальнейшего улучшения ходовых качеств и центровки таких винтов обладает сам приводной элемент - бит.
Задачей настоящего изобретения является создание винта и соответствующего приводного элемента, которые обладают хорошими ходовыми качествами и центровкой винта, а также обеспечивают надежную защиту головки винта и приводного элемента от срезающих деформаций.
Эта задача решается с использованием объектов, которые обладают признаками согласно независимым патентным формулам. Другие примеры исполнения показаны в смежных патентных формулах.
В соответствии с примером исполнения данного изобретения винт (например, из металла) предназначен для размещения в основании, причем винт обладает стержнем и примыкающей к нему (напрямую, т.е. без промежуточных компонентов, или не напрямую, т.е. с одним или несколькими промежуточными компонентами между стержнем и головкой винта) головкой, в которой находится привод (полость особой формы, ограниченная стенками головки винта, и приводной элемент соответствующей формы для передачи крутящего момента на винт путем геометрического замыкания) для вращения винта с помощью приводного элемента, причем на внешней стороне винта привод имеет участок (в частности, примыкающий непосредственно к внешней части винта либо, соответственно, переходящий во внешнюю часть винта) с вырезами и круглым полым центром, а также предусмотренные на окружности вырезы (в частности, таким образом, что эти вырезы как бы модулируют окружность на задуманном круглом полом центре), причем привод имеет (в частности, образующий основание привода в головке винта) участок в виде полого углубления во внутренней части винта (который, в частности, может иметь форму полого конуса) и причем на переходе (в осевом направлении) от участка с вырезами к участку с полым углублением привод имеет фасочную часть (в частности, участок с фаской по всей окружности или, по меньшей мере, на ее части, а также со сглаженной в поперечном сечении частью перехода от участка с вырезами к участку с полым углублением), внешняя плоскость которой расположена под углом или, соответственно, завалена относительно внешней плоскости участка с вырезами (в частности, относительно оси винта вовне).
Согласно еще одному примеру исполнения данного изобретения приводной элемент (например, как минимум частично состоящий из металла) для передачи крутящего момента на винт, в частности, винт с описанными выше характеристиками, изготавливается для размещения в основании, причем этот приводной элемент имеет один участок с выступами и центральной частью круглой формы, а по окружности расположены выступы (в частности, так, что эти выступы как бы модулируют окружность на задуманном круглом центре), один участок с углублением со стороны конца (в частности, участок в форме конуса) и один участок с фаской (в частности, участок с фаской по всей окружности или, по меньшей мере, на ее части, а также, в частности, со сглаженной в поперечном сечении частью перехода от участка с выступами к участку с углублением) в области перехода (в осевом направлении) от участка с выступами к участку с углублением, причем внешняя плоскость участка с фаской расположена под углом относительно внешней плоскости участка с выступами (в частности, относительно оси вращения приводного элемента вовнутрь) и относительно внешней плоскости участка с углублением (в частности, относительно оси вращения приводного элемента вовне).
Согласно еще одному примеру исполнения данного изобретения создается компоновка для размещения винта в основание, причем такая компоновка имеет винт с описанными выше характеристиками и приводной элемент с описанными выше характеристиками для передачи крутящего момента на винт с целью помещения его в основание (причем приводной элемент и привод винта могут, по сути, иметь инверсную относительно друг друга форму и, в сущности, одинаковые размеры в пределах технически обусловленного зазора или, соответственно обусловленного особенностями производства допуска).
Согласно еще одному примеру исполнения данного изобретения создается метод размещения винта с описанными выше характеристиками в основание с использованием приводного элемента с описанными выше характеристиками, причем в рамках реализации данного метода вырезы участка винта с вырезами входят в зацепление с выступами участка приводного элемента с выступами, элементы вырезов на фасочном участке винта входят в зацепление с элементами выступов фасочного участка приводного элемента и, таким образом, с помощью приводного элемента на винт передается крутящий момент.
В рамках данной заявки под термином «выступ» следует понимать любой контур, любую особенность формы, любой профиль и любую структурную неоднородность круглого в остальных частях сечения привода винта или соответствующего приводного элемента для передачи крутящего момента на винт, который/которая имеет отличающийся от круглой или цилиндрической формы внешний (приводного элемента) или, соответственно, внутренний (привода в головке винта) контуры. Такие выступы могут быть сформированы в виде выпуклостей или вогнутостей которые имеют, по меньшей мере, частично круглую (например, полукруглую) и/или частично угловатую (например, полигональную) форму и которые могут быть расположены по окружности симметрично или асимметрично, в частности, на равном удалении друг от друга. К примеру, два противоположных выреза привода могут формировать прямой шлиц, четыре противоположных парных выреза - крестообразный шлиц, или шесть распределенных по окружности и, по меньшей мере, частично круглых вырезов - звездообразное углубление. Соответственно, два противоположных выступа приводного элемента могут формировать продолговатый наконечник, четыре противоположных парных выступа - крестообразный наконечник, или шесть распределенных по окружности и, по меньшей мере, частично круглых выступов - звездообразный наконечник.
Согласно одному из примеров исполнения данного изобретения благодаря наличию фаски, предусмотренной в месте сопряжения профилированных вырезов и углубления (предпочтительнее без профиля) существует возможность создания в направлении оси винта особо длинного или, соответственно, удлиненного профиля выступа без необходимости излишнего увеличения внутреннего диаметра вырезов. За счет удлиненного в осевом направлении профиля выступа можно избежать нежелательного заваливания приводного элемента соответствующей формы при вхождении в привод винта и, тем самым, обеспечить точное ведение и центровку винта при его размещении в основании посредством приводного элемента. Сохранение внутреннего диаметра вырезов в соответствующих пределах, или исключение возможности сильного превышения размеров, в том числе и применение описанной конфигурации привода, позволяют использовать достаточную толщину оставшегося основания винта между приводом и внешней стороной головки винта, поэтому тенденция винта к нежелательной срезающей деформации при воздействии на него приводного элемента сохраняется на очень низком уровне. Вместе с тем, это позволяет передавать от приводного элемента на винт большой крутящий момент.
Далее описываются дополнительные показательные примеры исполнения винта, приводного элемента, метода и компоновки.
Согласно одному из показательных примеров исполнения участок привода с вырезами с внешней стороны винта может иметь форму цилиндра - снаружи и усеченного конуса - внутри, фасочный участок с внешней и внутренней сторон в каждом случае может иметь форму усеченного конуса, участок с полым углублением - только форму конуса. Соответствующим образом, участок приводного элемента с выступами с внешней стороны может иметь форму цилиндра и с внутренней стороны - форму усеченного конуса, фасочный участок с внешней и внутренней сторон в каждом случае может иметь форму усеченного конуса, участок с углублением - только форму конуса. В частности, меньший диаметр двух усеченных конусов фасочного участка привода (в том числе, и фасочного участка приводного элемента) может быть одинаковым, благодаря чему они наглядно будут расположены радиально в одном месте на одной и той же высоте. Было установлено, что такая форма выполнения отличается прекрасными показателями передачи крутящего момента и надежности контакта при сохранении высокой прочности.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта элементы вырезов могут заходить на фасочный участок. Соответствующим образом, элементы выступов приводного элемента также могут заходить на фасочный участок. В соответствии с изобретением наглядно это позволяет увеличить осевую длину радиальных образований с выходом за участок с вырезами или, соответственно, участок с выступами. Это позволяет получить хорошие ходовые качества винта и, вместе с тем, защиту от срезающих деформаций.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта участок с полым углублением (в частности, сформированный в виде полого конуса) может не иметь вырезов. Соответствующим образом, участок приводного элемента с углублением (в частности, сформированный в виде конуса) может не иметь выступов. Тем самым, внутренняя поверхность полого углубления либо, соответственно, внешняя поверхность углубления могут не иметь выпуклостей или могут быть гладкими. Это также позволяет избегать нежелательного контакта между основанием приводного элемента и основанием привода и, тем самым, обеспечить ведение винта приводным элементом без заваливания.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта вырезы от конца внешней стороны участка винта с вырезами до начала фасочного участка - вдоль оси винта - могут иметь постоянный или одинаковый внешний диаметр. Соответствующим образом, выступы приводного элемента от дальнего относительно привода винта конца участка с выступами до начала фасочного участка - вдоль оси вращения приводного элемента - могут иметь постоянный или одинаковый внешний диаметр. Это обеспечивает эффективную передачу усилия от выступов к профилированным стенкам винта, прилегающим к участкам с вырезами, при сохранении площади контакта между вырезами и выступами в осевом направлении.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта полый центр участка с вырезами может сужаться в направлении основания привода, в частности, в форме конуса. Соответствующим образом, центр участка приводного элемента с выступами может сужаться в направлении участка с углублением, в частности, в форме конуса. Такое коническое сужение обеспечивает самопроизвольную центровку или самопроизвольное направление приводного элемента при его введении в привод головки винта.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта угол раствора конуса, экстраполированного от фасочного участка (либо, соответственно, от огибающей поверхности сужающейся в осевом направлении части фасочного участка) может быть больше угла раствора конуса, экстраполированного от участка с вырезами (либо, соответственно, от огибающей поверхности сужающейся в осевом направлении части участка с вырезами). Соответствующим образом, угол раствора конуса, экстраполированного от фасочного участка (либо, соответственно, от огибающей поверхности сужающейся в осевом направлении части фасочного участка) приводного элемента может быть больше угла раствора конуса, экстраполированного от участка с выступами (либо, соответственно, от огибающей поверхности сужающейся в осевом направлении части участка с выступами). Если полый центр участка с вырезами сужается в направлении внутренней части винта, то его форму (вне зависимости от исполнения вырезов или выступов без сужения) можно считать формой полого усеченного конуса и соотнести ее с соответствующим конусом. В соответствии с одним из показательных примеров исполнения угол раствора участка с полым углублением, выполненного в виде полого конуса, может быть больше угла раствора конуса, экстраполированного от фасочного участка винта. Соответствующим образом, угол раствора участка приводного элемента с углублением, выполненного в виде конуса, может быть больше угла раствора конуса, экстраполированного от фасочного участка приводного элемента. Тем самым, наглядно подъем конуса в области участка с вырезами может быть более крутым (либо ближе к оси винта), чем в области фасочного участка, и, вместе с тем, в области фасочного участка более крутым (либо ближе к оси винта), чем на участке с полым конусом. Это делает возможным - хотя и ступенчатое, но все же плавное - нивелирование крутизны стенки в приводе. То же самое относится к нивелированию крутизны отдельных участков приводного элемента.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта внешняя поверхность фасочного участка (или сужающейся в осевом направлении части внешней поверхности фасочного участка) может находиться на конусе с углом раствора в диапазоне примерно от 50 до 130°, в частности, с углом раствора в диапазоне примерно от 60 до 120°, а также, в частности, с углом раствора в диапазоне примерно от 80 до 100°. В частности, предпочтительным оказался угол раствора фаски привода примерно в 90° (что соответствует фаске приблизительно 45° относительно оси винта). Соответствующим образом, внешняя поверхность фасочного участка приводного элемента (или сужающейся в осевом направлении части внешней поверхности фасочного участка) может находиться на конусе с углом раствора в диапазоне примерно от 50 до 130°, в частности, с углом раствора в диапазоне примерно от 60 до 120°, а также, в частности, с углом раствора в диапазоне примерно от 80 до 100°. В частности, предпочтительным оказался угол раствора фаски приводного элемента примерно в 90° (что соответствует фаске приблизительно 45° относительно оси вращения приводного элемента). При достаточно большой осевой длине участка привода с вырезами это позволяет передавать большое и воспроизводимое усилие от приводного элемента к винту без механической перегрузки винта.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта угол раствора участка с полым конусом может находиться в диапазоне примерно от 100 до 170°, в частности, в диапазоне примерно от 110 до 170°, а также, в частности, в диапазоне примерно от 130 до 150°. Соответствующим образом, угол раствора участка приводного элемента с конусом может находиться в диапазоне примерно от 100 до 170°, в частности, в диапазоне примерно от 110 до 170°, а также, в частности, в диапазоне примерно от 130 до 150°. Было установлено, что предпочтительным в каждом случае является угол около 140°. Формирование участка с конусом на стороне основания с достаточным углом раствора позволяет сохранять толщину оставшегося основания между приводом и внешней стороной головки винта достаточной для того, чтобы надежно предотвращать поломку винта при вращении.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта отношение наружного диаметра вырезов (то есть диаметра в том месте вырезов, где они максимально удалены от оси винта) к внутреннему диаметру вырезов (то есть диаметру в том месте вырезов, где они минимально удалены от оси винта) может быть больше приблизительно 1,42, в частности, больше приблизительно 1,44, а также, в частности, в диапазоне примерно от 1,43 до 1,60. Соответствующим образом, отношение наружного диаметра выступов приводного элемента (то есть диаметра в том месте выступов, где они максимально удалены от оси вращения приводного элемента) к внутреннему диаметру выступов (то есть диаметру в том месте выступов, где они минимально удалены от оси вращения приводного элемента) может быть больше приблизительно 1,42, в частности, больше приблизительно 1,44, а также, в частности, в диапазоне примерно от 1,43 до 1,60. Предпочтительно, чтобы названные соотношения были больше 1,40 для дополнительного улучшения ходовых качеств и центровки при передаче больших крутящих моментов.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта на центральном радиальном участке одного или нескольких вырезов может быть сформирована соответствующая кромка (то есть, место с резким изменением крутизны контура выреза). Соответствующим образом, на центральном радиальном участке, по меньшей мере, одной части выступа приводного элемента, может быть сформирована соответствующая кромка выступа, причем эта кромка, в частности, создается двумя смежными участками плоскости без изгибов в области примыкания, а также, в частности, угол кромки выступа находится в пределах примерно от 120 до 160°. В отличие от совершенно круглых вырезов/выступов на центральном радиальном участке путем формирования кромки в месте сопряжения двух, по меньшей мере, частично линейных отрезков под предпочтительно тупым углом (например, в диапазоне от 120 до 160°) можно способствовать увеличению ширины выступов, чтобы достигнуть достаточно большого соотношения между внешним диаметром выступов и диаметром центральной части выступов. Это позволит снизить вероятность нежелательного насаживания приводного элемента на основание привода, что привело бы к неправильному ходу винта под действием приводного элемента.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта по окружности могут быть расположены шесть вырезов (однако в качестве альтернативы по окружности могут быть также размещены четыре или восемь вырезов). Соответствующим образом, по окружности приводного элемента могут быть размещены шесть выступов. В этом случае итоговая форма внешней стороны привода и соответствующего места приводного элемента может соответствовать, к примеру, звездообразному углублению или геометрии шлица типа Torx®.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винта его головка может быть потайной. При формировании потайной головки винта предпочтительнее создать такой угол раствора внешней поверхности головки, чтобы избежать образования угла раствора конуса, соотнесенного с фасочным участком винта, предпочтительно менее 10°, другое предпочтительное значение - менее 5°. Это позволит предотвратить излишнее нежелательное уменьшение толщины оставшегося основания винта и, тем самым, создать стойкий к поломке винт.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винт, в частности, винт по дереву или саморез по металлу может быть выполнен в виде самосверлящего (т.е. проделывающего для себя отверстие в основании без предварительного сверления) и/или самонарезающего (т.е. нарезающего для себя резьбу в основании с предварительным сверлением или без него) винтов. В частности, для подобных винтов особенно важными являются требования к ходовым качествам и центровке, а также к защите от срезающих деформаций под воздействием больших усилий при самосверлении или, соответственно, самонарезании, тем самым, описанные в данном изобретении меры являются особенно эффективными.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения приводной элемент может быть выполнен в виде бита. Под битом следует понимать, в частности, сменный наконечник для отвертки, который не имеет ручки и предназначен для определенного профиля головки винта. Например, шестиугольное крепление может быть сформировано таким образом, что его можно размещать в битодержателе (к примеру, ручки отвертки или аккумуляторного шуруповерта) соответствующей формы.
В соответствии с другим показательным примером исполнения приводной элемент может быть выполнен в виде ключа. Ключом можно назвать (к примеру, преимущественно L-образный) ручной инструмент для затяжки или отвинчивания винтов с соответствующим профилем привода. Такой ключ можно совместить с профилем привода головки винта и двигать его в направлении вращения.
В соответствии с еще одним показательным примером исполнения приводной элемент может иметь вид отвертки с ручкой для пользователя, где ручка подсоединяется к участку с выступами. Такой отверткой может быть инструмент с определенной формой головной части, с помощью которого производится заворачивание винтов в основание или материалы либо их вывинчивание.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения винт и приводной элемент могут быть приведены в соответствие друг с другом так, чтобы при взаимном зацеплении приводного элемента и привода винта участок с углублением препятствовал прямому контакту с ограничителем стенки участка с полым углублением. Например, при вращении контактируют только стенки головки винта на участке с вырезами и участок с выступами, а также стенки головки винта на фасочном участке винта и фасочный участок приводного элемента, но не ограничитель стенки участка с вырезами и участок с углублением. Это позволит, например, постоянно сохранять минимальный зазор - к примеру, от 0,2 до 0,4 мм - между острием приводного элемента и основанием привода винта. Исключенный таким образом контакт негативно сказался бы на ведении винта приводным элементом.
Описанная архитектура формирования привода винта совместима с разными типами винтов, а также с разными формами головок винтов. Могут использоваться винты с полной или частичной резьбой на стержне, а также саморезы. В особой мере предпочтительно использовать описанную в данном изобретении архитектуру для самосверлящих винтов, так как при установке таких винтов особенно важны надежный ход и центровка. Касательно форм головки винтов согласно изобретению могут применяться как винты с потайной головкой, так и винты с формами головок, как у винтов компании
Тем самым, согласно одному из показательных примеров исполнения центральную зону привода или, соответственно, приводного элемента можно удлинить, можно создать фаску (например, 45°) и, таким образом, достигнуть осевого удлинения выступов или, соответственно, вырезов. Также существует возможность увеличения ширины выступов или вырезов в радиальном направлении. Боковые поверхности или концы углублений могут быть расположены под углом, например, 140° с целью обеспечения совместимости с битом для звездообразного углубления.
Предпочтительным также является закругление переднего контура, например, с радиусом в одной области от 0,1 до 0,4 мм для повышения стойкости штампа, используемого для изготовления винтов.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения поперечное сечение привода винта может иметь такую форму, что начиная от участка с вырезами на внешней стороне винта он первый раз резко изламывается вовнутрь в направлении непосредственно (то есть без каких-либо других промежуточных участков) примыкающего к нему фасочного участка и начиная от фасочного участка во второй раз резко изламывается в направлении непосредственно (то есть без каких-либо других промежуточных участков) примыкающего к нему участка с вырезами на внутренней стороне винта, который, в свою очередь, выходит в конечную точку на внутренней стороне винта. Участки с вырезами, фаской и полым углублением в поперечном сечении могут в каждом случае иметь прямолинейный внешний контур. Тем самым, в направлении снаружи вовнутрь привод в поперечном сечении может образовывать сквозную вогнутую структуру без частичных промежуточных выпуклостей (ср., например, фиг. 1). Это позволяет создавать простую конструкцию с удлиненным в осевом направлении эффективным соединением с приводным элементом без излишнего уменьшения оставшегося основания головки винта (что, опять же, снижает вероятность нежелательной срезающей деформации). Ввиду того, что благодаря описанной геометрии вырезы или, соответственно, их вылеты могут находиться далеко на внешней стороне в радиальном направлении, такой винт позволяет передавать особенно большой крутящий момент.
В соответствии с одним из показательных примеров исполнения поперечное сечение приводного элемента может соответствующим образом иметь такую форму, что начиная от участка с выступами на внешней стороне винта в рабочем положении он первый раз резко изламывается вовнутрь в направлении непосредственно (то есть без каких-либо других промежуточных участков) примыкающего к нему фасочного участка и начиная от фасочного участка во второй раз резко изламывается в направлении непосредственно (то есть без каких-либо других промежуточных участков) примыкающего к нему участка с углублением на внутренней стороне находящегося в рабочем положении винта, который, в свою очередь, выходит в конечную точку на внутренней стороне винта в рабочем положении. Участки с выступами, фаской и углублением в поперечном сечении могут в каждом случае иметь прямолинейный внешний контур. Тем самым, в направлении снаружи вовнутрь приводной элемент в поперечном сечении может образовывать сквозную выпуклую структуру без частичных промежуточных вогнутостей (ср., например, фиг. 6).
В дальнейшем показательные примеры исполнения настоящего изобретения подробно описываются со ссылкой на приведенные ниже чертежи.
На фиг. 1 изображен вид сверху и вид поперечного сечения винта согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения.
На фиг. 1А приведено увеличенное изображение поперечного сечения головки винта с приводом согласно фиг. 1.
На фиг. 2 изображены вид сверху и вид поперечного сечения винта согласно другому показательному примеру изобретения.
На фиг. 3 изображены вид сверху и вид поперечного сечения винта согласно еще одному показательному примеру изобретения.
На фиг. 4 изображены вид сверху и два вида сбоку инструмента для изготовления винта согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения.
На фиг. 5 показан увеличенный участок формирующего профиля инструмента согласно фиг. 4 для создания вырезов привода винта согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения.
На фиг. 5А приведен увеличенный вид поперечного сечения инструмента согласно фиг. 4.
На фиг. 6 изображены два вида сбоку и вид сверху приводного элемента для вращения винта согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения.
Такие же или аналогичные компоненты, показанные на разных чертежах, обозначены теми же цифрами.
Прежде чем перейти к описанию показательных примеров исполнения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи, следует пояснить некоторые общие его аспекты.
Винты традиционной конструкции зачастую имеют ограничение, выраженное в необходимости множества размеров привода. Если соотношение между глубиной проникновения конуса или усеченного конуса приводного элемента и диаметра конуса или усеченного конуса на наконечнике становится слишком малым (например, <0,55), то ходовые качества и центровка винта с помощью приводного элемента могут стать критичными. Кроме того, для винтов большого диаметра, если сравнивать с приводным элементом, значение разрушающего крутящего момента приводного элемента зачастую является малым. Толщина оставшегося основания (т.е. минимальное расстояние от внутреннего привода до внешней стороны головки) также может стать критически малой, если входной диаметр или, соответственно, глубина проникновения будут слишком большими. Помимо этого, в частности, для самосверлящих винтов, может потребоваться передача большего крутящего момента, чем это достижимо с использованием традиционной конструкции винта.
Ниже, со ссылкой на фигуры, будет описана концепция винта в соответствии с показательными примерами исполнения, которая, по меньшей мере, частично, позволяет преодолеть вышеназванные ограничения либо, соответственно, выполняет перечисленные требования.
На фиг. 1 изображен вид сверху и вид поперечного сечения винта 100 согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения. На фиг. 1А приведено увеличенное изображение поперечного сечения части головки винта 100 согласно фиг. 1.
Металлический винт 100, изображенный на фиг. 1 и фиг. 1А, предназначен для размещения в основании (к примеру, в стене), которое на фигуре не показано, и может быть приведен в движение с помощью приводного элемента 600, приведенного на фиг. 6. Например, самосверлящий винт 100 имеет стержень 102, который изображен только схематично, или, соответственно, фрагментарно, и который может сужаться на конце (не изображено), образуя острие винта. Внешний контур стержня винта 102 может иметь резьбу, в частности, самонарезающую резьбу, для формирования резьбы в основании, предназначенном для монтажа винта 100.
К стержню винта 102 в осевом направлении примыкает - здесь непосредственно (то есть без каких-либо промежуточных элементов или участков) или, в качестве альтернативы, опосредованно (то есть с промежуточными элементом или участком) - головка винта 104, изображенная здесь в виде потайной головки, в которой сформирован привод 106 (т.е. углубление в головке винта 104, ограниченное специальной формой) для передачи крутящего момента на винт 100 с помощью изображенного на фиг. 6 приводного элемента 600. За счет привода 106 в головке винта 104 создается приводной профиль, в который приводной элемент 600 может заходить с геометрическим замыканием и сохранением зазора для передачи приводного усилия на винт 100.
Как можно понять по виду сверху и поперечному сечению, которые изображены на фиг. 1, привод 106 с внешней стороны винта имеет участок с вырезами 108 и круглый полый центр 110, а также шесть симметрично расположенных по окружности вырезов 112. Этот контур можно также назвать звездообразным углублением. Кроме того, привод 100 с внутренней стороны винта имеет участок с полым конусом 114, который определяет основание привода 106.
На осевом переходе от участка с вырезами 108 к участку с полым конусом 114 привод 100 имеет фасочный участок 116, внешняя плоскость 118 которого, видимая на поперечном сечении напротив видимой на поперечном сечении внешней плоскости 120 участка с вырезами 108, завалена или, соответственно, расположена под углом в сторону от оси винта и напротив видимой на поперечном сечении внешней плоскости 122 участка с вырезами 114 - в направлении к оси винта. При этом элементы вырезов 112 проходят до фасочного участка 116. Участок с полым конусом 114, напротив, не имеет вырезов 112 и является гладким. Вырезы 112 от расположенного на внешней стороне винта конца участка с вырезами 108 до начала фасочного участка 116 имеют неизменный внешний диаметр А. Полый центр 110 участка с вырезами 108 сужается с внутренней стороны винта в виде конуса, что видно по наклонным плоскостям 130. В этом отношении участок с вырезами 108, за исключением вырезов 112, можно рассматривать как частично имеющий форму усеченного конуса.
Как хорошо видно на фиг. 1, ср. в этом отношении также деталировку 180 привода 106, и на фиг. 1А, угол раствора α конуса, экстраполированного от фасочного участка 116 (см. пунктирные линии), больше угла раствора β конуса, экстраполированного от участка с вырезами 108 (на деталировке 180 можно видеть β/2). Угол раствора β составляет, к примеру, приблизительно 12° и, в более общем отношении, может находиться в пределах от 5 до 20°. Кроме того, угол раствора γ участка с полым конусом 114 больше угла раствора α конуса, экстраполированного от фасочного участка 116. Внешняя плоскость 118 фасочного участка 116 находится на экстраполированном конусе (см. пунктирную линию) с углом раствора α, который приблизительно равен 90°. Поэтому наклон внешней плоскости 118 фасочного участка 116 относительно вертикалей фиг. 1 либо, соответственно, относительно оси винта примерно составляет 45°, так что можно вести речь о 45°-й фаске. Угол раствора γ участка с полым конусом 114 приблизительно составляет 140°. Поэтому наклон внешней плоскости 122 участка с полым конусом 114 относительно вертикалей фиг. 1 либо, соответственно, относительно оси винта примерно составляет 70°. Головка винта 104 является потайной, угол раствора δ примерно равен 90°. Тем самым, внешняя плоскость 118 приблизительно параллельна внешней плоскости потайной головки винта 104.
Вид сверху на фиг. 1 позволяет получить представление о внешнем А диаметре вырезов и внутреннем В диаметре вырезов (или о внутреннем диаметре выступов). Соотношение между внешним А и внутренним В диаметрами вырезов приблизительно составляет 1,45.
Если для изготовления винта 100 согласно фиг. 1 и фиг. 1А используется инструмент 400 согласно фиг. 4 и фиг. 5, то вырезы 112 в месте, наиболее приближенном к середине, будут иметь кромку 182 вместо изгиба без кромок. Как описано со ссылками на фиг. 4 и фиг. 5, это позволяет предотвратить нежелательное насаживание приводного элемента 600 на основание привода 106 в головке винта 104.
Внешний диаметр винта 100, показанного на фиг. 1, составляет ∅3,5 мм.
В отличие от традиционных концепций винта, винт 100 позволяет достигнуть осевого удлинения участка с вырезами 108, имеющего вид усеченного конуса, причем внутренний диаметр В (т.е. внутренний диаметр звездообразного профиля) также может быть достаточно малым. Поскольку, вследствие этого, соотношение А/В может принимать достаточно большие значения, к примеру, около 1,45 (в частности, может находиться за пределами допусков и быть больше 1,4), усеченный конус в передней части у острия может быть меньшим в радиальном направлении. Данное удлинение может быть адаптировано или, соответственно, компенсировано размещением фасочного участка 116 (в соответствии с углом раствора α=90°), т.е. фаски 45° относительно осевого направления винта, в винте 100 в той же толщине оставшегося основания. Это приведет к улучшению стабильности, а также ходовых качеств и центровки винта 100 при вращении приводным элементом 600, так как отношение глубины проникновения усеченного конуса к диаметру усеченного конуса на острие становится больше. Кроме того, обеспечивается лучшая передача крутящего момента, так как имеется больше площади для силовой передачи. Удлинение центральной зоны приводного элемента 600, выполненного, к примеру, в виде бита, уменьшение размера В и наличие фасочного участка 118 позволит, тем самым, передавать больший крутящий момент от приводного элемента 600 на винт 100 (при той же глубине проникновения снаружи по ограничивающей глубине привода). Удлинение усеченного конуса также сопровождается осевым удлинением вырезов 112 относительно центральной линии их плоскости, что еще сильнее улучшает показатели передачи крутящего момента. Это позволит достигнуть надежного хода и хорошей центровки даже для винта 100, который относительно мал по сравнению с размером привода, с более крупным приводом 106 (или, соответственно, с битом большего размера). Благодаря радиальному и осевому увеличению вырезов 112 приводной элемент 600 (например, бит) при завинчивании больших и длинных винтов 100 защищен от нежелательных срезающих деформаций. Еще одним преимуществом является возможность вращения винта 100 с описанным приводом 106 традиционными битами (например, обычными битами типа AW). Завинчивание таких винтов 100 также возможно с использованием бита типа ТХ (Torx®).
Фаска (относительно оси винта) на конце выступов приводного элемента 600 либо, соответственно, вырезов привода 106 является предпочтительной, так как ее можно привести в соответствие с формой потайной головки винта 104.
На фиг. 2 изображен вид сверху и вид поперечного сечения винта 100 согласно еще одному из показательных примеров исполнения изобретения. Внешний диаметр винта 100, показанного на фиг. 2, составляет ∅6 мм.
На фиг. 3 изображен вид сверху и вид поперечного сечения винта 100 согласно еще одному из показательных примеров исполнения изобретения. Внешний диаметр винта 100, показанного на фиг. 3, составляет ∅8 мм.
На фиг. 4 изображен вид сверху и два вида сбоку инструмента 400 для изготовления винта 100 согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения. На фиг. 5 показан увеличенный участок формирующего профиля 500 инструмента 400 согласно фиг. 4 для создания вырезов 112 привода винта 100 согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения. На фиг. 5А приведен увеличенный вид поперечного сечения инструмента 400 согласно фиг. 4.
Инструмент 400 используется для создания в заготовке винта привода 106 с геометрией, показанной на фиг. с 1 по 3. Это происходит путем холодной объемной штамповки материала головки винта 104 с помощью инструмента 400, опционально - с последующей операцией дополнительной обработки резанием. Тем самым, формирование головки 402 инструмента 400, в сущности, производится путем инвертирования операций по созданию привода 106 винта 100.
Как было описано выше, в соответствии с одним из показательных примеров исполнения изобретения размер В согласно фиг. 1 может быть уменьшен по сравнению с традиционным винтом с приводом типа AW. Уменьшение размера В для бита под звездообразное углубление в неблагоприятных условиях может привести к его насаживанию в зонах, где привод 106 еще не будет заполнен усеченным конусом на традиционный размер В. Чтобы предотвратить такое насаживание (которое может негативно отразиться на передаче крутящего момента от приводного элемента 600 на винт 100), ширину выступа внешнего звездообразного элемента можно увеличить и вместо круглого радиуса традиционной формы добавить два прямолинейных отрезка 502, 504 с формированием кромки 506, которые образуют друг с другом угол ε (например, 140°) с тангенциальными относительно них, сравнительно малыми радиусами.
Винт 100 с описанным приводом 106 позволяет уменьшить размер В и, тем не менее, он может быть сформирован штамповкой с незначительным износом инструмента. С помощью привода 106 согласно одному из показательных примеров исполнения за счет находящегося внутри конуса может быть снова заполнена большая зона уменьшенного размера В. В передней части со стороны острия это соотношение уменьшено благодаря созданию фаски. Одно только уменьшение размера В привело бы к насаживанию бита под звездообразное углубление в зонах, где привод винта не заполнен на указанный ранее размер В. Для того чтобы предотвратить такое насаживание, ширину выступа внешнего звездообразного элемента можно увеличить, а вместо внутреннего радиуса традиционной формы добавить два (предпочтительно прямолинейных или, по меньшей мере, приблизительно прямых) отрезка 502, 504 (которые могут образовать друг с другом угол примерно в 140°) с тангенциальными относительно них, сравнительно малыми радиусами. Это еще одна причина, по которой увеличение ширины вырезов 112 способом, показанным на фиг. 1, может быть предпочтительным.
На фиг. 6 изображены два вида сбоку и вид сверху приводного элемента 600, выполненного в виде бита, для вращения винта 100 согласно одному из показательных примеров исполнения изобретения.
Приводной элемент 600 имеет участок 650 для вставки в аккумуляторный шуруповерт или аналогичный инструмент с целью вращения приводным участком 652 приводного элемента 600 винта 100, который изображен на фиг. с 1 по 3, для размещения винта 100 в основании. В качестве альтернативы приводной участок 652 может быть сформирован в виде концевого участка ключа или отвертки, которые не изображены на фигурах и которые пользователь может вращать с помощью ручки для размещения винта 100 в основание.
Приводной элемент 600 имеет участок с выступами 604, круглым центром 606, шестью выступами 608, расположенными по окружности, конусный участок 602 со стороны конца и фасочный участок 610 в области перехода от участка с выступами 604 к конусному участку 602. Внешняя плоскость 612 фасочного участка 610 находится под углом относительно внешней плоскости 614 участка с выступами 604 и относительно внешней плоскости 616 конусного участка 602. Элементы выступов 608 проходят до фасочного участка 610. Конусный участок 602, напротив, не имеет выступов 608 и является гладким. Выступы 608 от примыкающего к вставляемому участку 650 концу участка с выступами 604 до начала фасочного участка 610 имеют неизменный внешний диаметр. Центр участка с выступами 604, напротив, сужается в направлении конусного участка 602, образуя конус.
Угол раствора α' конуса, экстраполированного от фасочного участка 610 (см. пунктирную линию на деталировке 680), больше угла раствора (который, по сути, соответствует углу раствора, обозначенному на фиг. 1 как β, и не показан на фиг. 6) конуса, экстраполированного от участка с выступами 604. Угол раствора γ' конусного участка 602 больше угла раствора α' конуса, экстраполированного от фасочного участка 610. Таким образом, внешняя плоскость 612 фасочного участка 610 находится на конусе с углом раствора α' в 90°. Угол раствора γ' конусного участка 602 в показанном примере исполнения приблизительно составляет 140°.
Соотношение между внешним А' и внутренним В' диаметрами выступов в показанном примере исполнения приблизительно составляет 1,45.
Винт 100 согласно фиг. с 1 по 3 и приводной элемент 600, взаимодействующий с ним либо передающий на него крутящий момент, образуют компоновку согласно изобретению и подогнаны друг к другу таким образом, что при вставке приводного элемента 600 в привод 106 винта 100 механически исключен контакт между ограничителем стенки участка с полым конусом 114 и конусным участком 602, а минимальный зазор между острием приводного элемента 600 и основанием привода 106 винта 100 сохраняется на уровне, к примеру, от 0,2 до 0,4 мм. Исключенный таким образом контакт негативно сказался бы на ведении винта 100 приводным элементом 600. Названный эффект может быть реализован за счет придания винту 100 и приводному элементу 600 соответствующих формы и размеров.
Дополнительно следует указать на то, что «продемонстрированное» не исключает наличие других элементов или других операций, а выражения «один из» или «один» не исключают множественности. Кроме того, необходимо также указать, что характеристики или операции, которые описаны со ссылкой на один из вышеназванных примеров исполнения, могут быть использованы в комбинации с другими характеристиками или операциями других примеров исполнения, упомянутых ранее. Позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничение.
Реферат
Изобретение относится к винту, приводному элементу, компоновке для размещения винта и способу размещения винта, и направлено на повышение эффективности передачи усилия от вырезов к профильной стенке винта. Винт для размещения в основании, в частности, выполненный с возможностью вращения посредством приводного элемента, и содержит следующие элементы: стержень винта и головку винта. Головка винта примыкает к стержню винта, в которой сформирован привод для передачи крутящего момента от приводного элемента к винту. Привод имеет с внешней стороной винта участок с вырезами и круглым полым центром, а также вырезы, расположенные по окружности. Привод с внутренней стороны винта имеет участок с полым углублением, в частности участок с полым конусом. Привод в месте перехода от участка с вырезами к участку с полым углублением имеет фасочный участок, внешняя плоскость которого расположена под углом относительно внешней плоскости участка с вырезами и относительно внешней плоскости участка с полым углублением. Элементы вырезов проходят до фасочного участка. Вырезы от расположенного на внешней стороне винта конца участка с вырезами до начала фасочного участка имеют неизменный внешний диаметр. Полый центр участка с вырезами сужается в направлении внутренней стороны винта, в частности, в форме конуса. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.
