Винт с потайной головкой - RU2314441C2

Чертежи

Описание

Данное изобретение касается винта с потайной головкой, содержащего резьбовое тело и потайную головку, которая имеет коническую поверхность, сходящуюся в направление к резьбовому телу с углом раззенковки, при этом коническая поверхность имеет несколько расположенных с распределением по периметру ребер, совместно определяющих коническую огибающую поверхность с углом конусности, причем угол раззенковки конической поверхности меньше, чем угол конусности ребер.

Винты с потайной головкой известны в многочисленных вариантах выполнения. Потайная головка может быть плоской или в виде линзы. Такие винты, с одной стороны, применяются для крепления накладок или подобных деталей, в частности из металла, при этом каждая деталь должна иметь для винта зенкованное крепежное отверстие, угол раззенковки которого, как правило, согласно нормам, составляет примерно 90°. С другой стороны, такие винты с потайной головкой в большом количестве применяются для так называемого соединения дерево-дерево, при этом они завинчиваются без предварительного сверления отверстий. При этом потайная головка сама внедряется в материал и зенкуется. Однако в последнем случае применения в связи с тем, что угол раззенковки составляет около 90°, при соединении дерево-дерево в дереве образуются трещины. Этого удается избежать при применении винтов с соответственно меньшим (более крутым) углом раззенковки; однако эти винты не пригодны для крепления деталей с отверстиями, в которых угол раззенковки равен 90°, так как они не имеют достаточной поверхности контакта в отверстии, что является недостатком для крепления деталей.

Винты с потайной головкой соответствующего рода, описание которых приведено в последующем случае, известны из ЕР 0781382. В них предусмотрена коническая поверхность, образованная относительно крутым углом раззенковки, очень узкие ребра имеют режущие кромки, так что винт сам в состоянии ребрами вырезать углубление под потайную головку. Поэтому такие винты не годятся для крепления накладок или чего-то подобного с отверстиями, в которых угол раззенковки равен 90°, так при этом ребра своими режущими зенкующими кромками вызывали бы повреждения поверхности и вдавливались бы своими очень узкими поверхностями.

Задачей настоящего изобретения является создание винта с потайной головкой названного вида, который является практически «универсальным винтом» и пригоден для обоих описанных случаев применения, причем обеспечиваются хорошие эксплуатационные свойства.

Эта задача в винте с потайной головкой, содержащем резьбовое тело и потайную головку, которая имеет коническую поверхность, сходящуюся в направление к резьбовому телу с углом раззенковки, при этом коническая поверхность имеет несколько расположенных с распределением по периметру ребер, совместно определяющих коническую огибающую поверхность с углом конусности, причем угол раззенковки конической поверхности меньше, чем угол конусности ребер, согласно изобретению решается тем, что ребра (16) имеют наружные контактные поверхности (18), определяющие коническую огибающую поверхность, при этом при применении винта для крепления накладок или подобных деталей путем завинчивания в отверстие, имеющее раззенковку, между ребрами и соответствующими отверстиями, имеющими раззенковку, возникает поверхностный прижим, предотвращающий повреждения поверхности, причем ребра обладают режущим эффектом с возможностью образования раззенковки в мягком материале при применении винта с непосредственным ввинчиванием в мягкий материал, в частности дерево.

Сумма контактных поверхностей всех ребер лежит в области от минимум 40 до примерно 60% общей суммы углов секторов, образуемых ребрами, и суммы углов секторов, образуемых поверхностями, лежащими между ребрами.

Сумма контактных поверхностей всех ребер предпочтительно примерно равна сумме углов секторов, образуемых поверхностями, лежащими между ребрами.

Угол раззенковки лежит примерно в области от 50 до 60°, в частности от 53 до 55°.

Угол конусности составляет около 90°.

Ребра проходят, начиная от наружного диаметра потайной головки, по существу, в радиальном направлении до области осевой проекции резьбы резьбового тела.

Предусмотрены ребра одного типа выполнения в количестве от трех до восьми, в частности шесть, с равномерным распределением по периметру и симметрично относительно радиуса.

Каждое ребро в части своей контактной поверхности выполнено, по существу, в виде отрезка кольца с проходящими примерно по радиусу боковыми поверхностями.

Каждое ребро в направлении периметра ограничено двумя боковыми поверхностями, при этом боковые поверхности образуют с поверхностью основания угол (ϕ₁, ϕ₂) исходного контура, больший или равный 90°.

При вращении в направлении ввинчивания передняя боковая поверхность имеет угол (ϕ₁) исходного контура, который лежит между 90 и 95°, в то время как другая боковая поверхность предпочтительно имеет угол (ϕ₂) исходного контура больше или равный 95°.

Резьбовое тело состоит из, по меньшей мере, частично цилиндрического стержня и проходящей с выступанием над стержнем резьбой.

Резьба имеет угол (γ) профиля примерно 35°.

Резьба имеет шаг (S), который зависит от номинального диаметра (D) резьбы и составляет около 60% номинального диаметра (D).

Потайная головка имеет внутренний шлиц под инструмент, в частности в форме крестообразного шлица или внутренней звезды, предпочтительно с направляющей под ключ.

Согласно изобретению коническая поверхность имеет, по меньшей мере, три расположенных с распределением по периметру, отстоящих друг от друга на расстоянии ребра с наружными контактными поверхностями, совместно определяющие коническую огибающую поверхность с углом конусности и согласно изобретению имеющие сравнительно большие размеры. Это означает, что согласно изобретению отношение суммы контактных поверхностей всех ребер к сумме лежащих между ними областей конической поверхности рассчитано таким образом, что, с одной стороны, ребра не оказывают препятствия прямому внедрению потайной головки в дерево или подобный мягкий материал, и, с другой стороны, при креплении деталей с отверстиями, имеющими зенковку, между ребрами и каждым отверстием с зенковкой создается определенный для конкретного материала или в зависимости от комбинации материалов винт-деталь (в частности, металл-металл), поверхностный прижим, что позволяет избежать повреждений поверхности в области отверстия, выполненного в детали. При этом при затягивании винта может быть приложена значительная сила, без возникновения опасности повреждения контактных поверхностей каждой детали. Одновременно ребра выполнены таким образом, что они при применении в названном первым случае, когда винт ввинчивается в относительно мягкий материал, напрямую с образованием раззенковки, в частности в дерево или подобный мягкий материал, обладают режущим эффектом (эффект скребка). Это способствует хорошей раззенковке головкой с минимальной опасностью образования трещин и при небольшом моменте расточки. При предложенном соотношении параметров контактных поверхностей ребер этот эффект резания не проявляется при креплении накладок или совсем, или проявляется почти незаметно.

Угол раззенковки конической поверхности меньше, чем угол конусности огибающей поверхности реберных выступов. В предпочтительном варианте угол раззенковки соответственно выполнен более крутым, он лежит в области от 50 до 60° и составляет, в частности, от 53 до 55°. Этот угол раззенковки особенно предпочтителен для непосредственного ввинчивания в дерево с уменьшенной опасностью возникновения трещин при раззенковке. В противоположность этому угол конусности ребер равен примерно 90°, что дает преимущество для крепления накладок и подобных деталей с крепежными отверстиями с раззенковкой, которые имеют угол раззенковки равный 90°.

Изобретение поясняется более подробно с помощью предпочтительных примеров выполнения, представленных на чертеже, где показывают:

фиг.1 - вид сбоку части предложенного винта с потайной головкой, а именно области потайной головки с примыкающей частью резьбового тела,

фиг.2 - вид разреза по линии II-II согласно фиг.1,

фиг.3 - частичный разрез через область расположения предложенных ребер по плоскости III-III согласно фиг.2 и

фиг.4 - изображение, аналогичное фиг.2 в варианте выполнения.

Предложенный винт 1 с потайной головкой имеет резьбовое тело 2 и потайную головку 4. На другом конце резьбовое тело 2 переходит в непоказанное здесь острие винта. Потайная головка 4 имеет коническую поверхность 6, сходящуюся в направлении к резьбовому телу 2 с определенным углом α раззенковки.

В представленном варианте выполнения речь идет о потайной головке 4 с плоской поверхностью, которая на своей стороне, противоположной резьбовому телу 2, имеет плоскую поверхность 8. В качестве альтернативы потайная головка 4 может иметь форму линзы, в этом случае головка имеет выпуклую поверхность. В обоих случаях потайная головка 4 может иметь шлиц 10, который показан на фиг.1 пунктирной линией, в данном случае показан крестообразный шлиц или шлиц в виде внутренней звездочки, предпочтительно с направляющими для ключа.

Резьбовое тело 2 состоит, по меньшей мере, из участка цилиндрического стержня 12 и винтовой одноходовой или многоходовой резьбы 14, выступающей на стержне 12. Резьба 14 определяет своей наружной кромкой резьбы номинальный диаметр резьбы D. Шаг резьбы на фиг.1 обозначен S.

Согласно изобретению по периметру конической поверхности 6 расположены на расстоянии друг от друга, по меньшей мере, три ребра 16. Эти ребра 16 имеют наружные контактные поверхности 18, которые вместе определяют коническую огибающую поверхность с углом β конусности (фиг.1). Контактная поверхность 18 каждого конического ребра 16 образует таким образом часть конической поверхности с углом β конусности. При этом согласно изобретению предусмотрено, что угол α раззенковки конической поверхности 6 меньше, чем угол β конусности огибающей поверхности ребер 16. Для универсального или выборочного применения винта 1 с потайной головкой в описанных выше случаях применения предпочтительно, чтобы угол α раззенковки был бы относительно более крутым и был бы в пределах от 50 до 60°. Для непосредственного ввинчивания в дерево с образованием раззенковки под головку 4 без или при минимальной опасности возникновения трещин величина угла α раззенковки дает особые преимущества, когда она составляет от 53 до 55°. Угол β конусности составляет 90° и соответствует таким образом общепринятому или нормированному углу раззенковки крепежных отверстий, снабженных раззенковкой в накладках или подобных деталях.

Кроме того, с одной стороны, общая поверхность (сумма) всех контактных поверхностей 18 ребер 16 не должна быть слишком большой, чтобы при погружении в мягкий материал этих ребер 16 происходило их совместное погружение. При этом согласно изобретению ребра 16 выполнены таким образом, чтобы при таком применении винта, когда винт непосредственно ввинчивается с образованием раззенковки, в частности, в дерево или подобный мягкий материал, они имели режущий эффект (эффект скребка). Это существенно снижает опасность образования трещин. С другой стороны, ребра 16 в части величины контактных поверхностей 18 рассчитываются в зависимости от поверхностного прижимного усилия, определяемого материалом, таким образом, что при применении для крепления накладок или подобных деталей путем ввинчивания в отверстия, снабженные раззенковкой, между ребрами 16 и отверстием возникает таким образом определенное усилие прижима, чтобы в области отверстия не возникало каких-либо повреждений. Для этого сумма поверхностей 18 всех ребер 16 должна находиться в пределах от, по меньшей мере, 40 до максимум 60% конической огибающей поверхности, приведенной ко всему периметру. Минимальная величина поверхностей 18 ребер 16, равная примерно 40% всей поверхности, представлена на фиг.2. Угловая дуга ребер 16 по окружности обозначена W1, а угловая дуга областей, лежащих между ними, обозначена W2. В представленном примере углы W1 и W2 составляют примерно соответственно 24 и 36° . Таким образом W1 соответствует примерно 40% общего угла 60°. Однако предпочтительно общая величина всех контактных поверхностей 18 составляет примерно 50% всей огибающей поверхности. Это означает, что в этом случае сумма контактных поверхностей 18 всех ребер 16 примерно равна сумме поверхностей, лежащих между ребрами 16.

Винт 1 выполнен для большинства случаев применения, в том числе и для крепления накладок из металла (сталь, алюминий или другие цветные металлы) из обычной стали для винтов.

Потайная головка 4 имеет на своей стороне, противоположной резьбовому телу 2, располагающийся по периметру выступающий край 19, в который переходит коническая поверхность 6, наружный периметр края 19 обозначен позицией 20, соответственно его диаметр больше, чем у конической поверхности 6 (фиг.1). Благодаря этому на нижней стороне между краем 19 и конической поверхностью 6 образован переход 21. Этим переходом 21 практически «заполняется» область ребер, так что ребра 16 с контактными поверхностями 18 согласно фиг.1 проходят от наружного периметра 20 соответственно углу β до конической поверхности 6. Согласно фиг.2 ребра 16 проходят, начиная от наружного периметра 20 потайной головки 4, по существу, в радиальном направлении, по меньшей мере, до области осевой проекции наружной кромки резьбы 14 резьбового тела 2. В представленном примере ребра 16 заканчиваются примерно на окружности 22, определенной осевой проекцией резьбы и, таким образом, соответствующей номинальному диаметру D (фиг.2 и 4), но они могут проходить еще дальше внутрь по направлению к цилиндрическому стержню 12, т.е. внутри огибающей поверхности резьбы.

Далее, в представленных примерах выполнения предусмотрено шесть ребер 16 одинакового выполнения, которые равномерно распределены по периметру симметрично относительно линии радиуса. Количество ребер 16 может колебаться от трех до, например, восьми. При этом каждое ребро 16 согласно фиг.2 и 4 по форме своей контактной поверхности 18, по существу, образованы в виде дуги окружности (секторов) с проходящими по радиусам боковыми поверхностями 24, 36 (сравните также фиг.3). В примере выполнения, приведенном на фиг.4, боковые поверхности проходят, правда, несколько «за радиус», т.е. выступают за радиус наружу, больше, т.е. сильнее отклоняясь от линии точного радиуса, что делает каждое ребро 16 более узким на внутреннем периметре (или по наружному диаметру шире), по сравнению с выполнением с точно проходящими по радиусу боковыми поверхностями (как это обозначено на фиг.2 и 4 с помощью штрихпунктирной линии). Благодаря этому в отличие от фиг.2 точка 30 пересечения согласно фиг.4 двух ограничительных линий 32, заданных боковыми поверхностями 24, 25 (заштриховано), лежит не в центре Х оси винта (как это имеет место в случае фиг.2), а на радиусе между ним и соответствующим ребром 16.

Как следует из фиг.3, боковые поверхности 24, 26, ограничивающие каждое ребро 16 в направлении периметра, образуют с поверхностью (коническая поверхность 6), граничащей с основанием ребра 16, угол ϕ исходного контура, который больше/равен 90°. При этом предпочтительно предусмотрено, что боковая поверхность 24, оказывающаяся передней при вращении в направлении завинчивания (стрелка 34), имеет более крутой угол ϕ₁ исходного контура, который лежит между 90 и максимум 95°, в то время как другая боковая сторона 26 предпочтительно имеет более плоский угол ϕ₂ исходного контура, который больше/равен 95°. Благодаря более крутому углу ϕ₁ исходного контура передняя боковая сторона 24 предпочтительным образом образует своего рода режущую кромку, которая улучшает эффект резания при погружении винта. Более плоский угол ϕ₂ исходного контура другой боковой поверхности 26 позволяет более легкое вывинчивание винта 1 с потайной головкой.

В другом предпочтительном варианте выполнения винта 1 с потайной головкой резьба 14 согласно фиг.1 имеет угол у профиля в районе 35°. Шаг S резьбы 14 зависит от номинального диаметра D резьбы и составляет, в частности, примерно 60% номинального диаметра D.

Изобретение не ограничено представленными и описанными примерами выполнения, а включает также все варианты выполнения, имеющие тот же эффект, что и изобретение. Далее, изобретение не ограничено комбинацией признаков, определенной в пункте 1, а может определяться другой комбинацией определенных признаков всех в совокупности раскрытых отдельных признаков. Это означает, что принципиально практически каждый отдельный признак пункта 1 может быть опущен или заменен, по меньшей мере, одним раскрытым в другом месте отдельным признаком. В этом плане пункт 1 следует понимать лишь как первую попытку дать формулировку изобретению.

Реферат

Изобретение касается винта с потайной головкой. Винт с потайной головкой содержит резьбовое тело и потайную головку, которая имеет коническую поверхность, сходящуюся в направление к резьбовому телу с углом (α) раззенковки. При этом коническая поверхность имеет несколько расположенных с распределением по периметру ребер, совместно определяющих коническую огибающую поверхность с углом (β) конусности. Угол (α) раззенковки конической поверхности меньше, чем угол (β) конусности ребер. Ребра имеют наружные контактные поверхности, определяющие коническую огибающую поверхность. При применении винта для крепления накладок или подобных деталей путем завинчивания в отверстие, имеющее раззенковку, между ребрами и соответствующими отверстиями, имеющими раззенковку, возникает поверхностный прижим, предотвращающий повреждения поверхности. Ребра обладают режущим эффектом с возможностью образования раззенковки в мягком материале при применении винта с непосредственным ввинчиванием в мягкий материал, в частности дерево. В результате винт обладает хорошими эксплуатационными свойствами и пригоден как для завинчивания в твердый материал, например металл, так и для завинчивания в мягкий материл, например дерево. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула