RU2848445C2 - Thread-forming and thread-locking fastening element - Google Patents
Thread-forming and thread-locking fastening elementInfo
- Publication number
- RU2848445C2 RU2848445C2 RU2023127193A RU2023127193A RU2848445C2 RU 2848445 C2 RU2848445 C2 RU 2848445C2 RU 2023127193 A RU2023127193 A RU 2023127193A RU 2023127193 A RU2023127193 A RU 2023127193A RU 2848445 C2 RU2848445 C2 RU 2848445C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thread
- profile
- zone
- thread profile
- width
- Prior art date
Links
Abstract
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 сконструированы так, чтобы обеспечивать формирование самонарезающейся резьбы. Один пример такого самонарезающегося крепежного элемента раскрыт в патенте США №9,404,524, озаглавленном "Высокопроизводительный резьбонакатывающий винт/болт для использования в анкерной гайке без резьбы", Алан Притчард, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки.Conventional threaded fasteners (e.g., screws or bolts) can be designed to form self-tapping threads. One example of such a self-tapping fastener is disclosed in U.S. Patent No. 9,404,524, entitled "High-Performance Thread-Rolling Screw/Bolt for Use in a Threadless Anchor Nut," by Alan Pritchard, the contents of which are incorporated herein by reference.
Другие обычные крепежные элементы могут включать резьбофиксирующий механизм, который может быть обеспечен, например, механическим взаимодействием между крепежным элементом и гаечным элементом. Примерный резьбофиксирующий крепежный элемент раскрыт в патенте США №7722304, озаглавленном "Крепежный элемент и крепежный узел", Алан Притчард, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки.Other conventional fasteners may include a thread-locking mechanism, which may be achieved, for example, by mechanical interaction between the fastener and a nut element. An exemplary thread-locking fastener is disclosed in U.S. Patent No. 7,722,304, entitled "Fastener and Fastener Assembly," by Alan Pritchard, the contents of which are incorporated herein by reference.
Отмеченным недостатком крепежных элементов известного уровня техники является то, что они оптимизированы либо для формирования резьбы, либо для фиксации резьбы, но не для того и другого. Это заставляет пользователей принимать решения относительно того, какая функция более важна для конкретного применения, что может привести к недостаточно оптимальному применению таких крепежных элементов.A noted drawback of prior art fasteners is that they are optimized for either thread formation or thread locking, but not both. This forces users to decide which function is more important for a particular application, which can lead to suboptimal use of such fasteners.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Недостатки известного уровня техники преодолеваются созданием примерного крепежного элемента, который оптимизирован как для формирования резьбы, так и для фиксации резьбы. Крепежный элемент содержит два отдельных профиля резьбы, иллюстративно распределенных по трем зонам вдоль стержня крепежного элемента. Первая зона, в которой используется резьбоформирующий профиль резьбы, непосредственно примыкает к точке входа крепежного элемента. Вдоль первой зоны наружный диаметр профиля резьбы увеличивается вдоль первых, например, 1-5 шагов. Вторая зона переходит от первой зоны и имеет тот же резьбоформирующий профиль резьбы, что и первая зона, но сохраняет постоянный наружный диаметр резьбы. Вторая зона проходит, например, на 1-3 шага за пределы первой зоны. Третья зона, в которой используется резьбофиксирующий профиль резьбы, также сохраняет постоянный наружный диаметр. Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления крепежный элемент может иметь только две зоны, например, вторую зону и третью зону. Поэтому следует отметить, что описание трех зон следует воспринимать только в качестве примера.The disadvantages of the prior art are overcome by creating an exemplary fastener that is optimized for both thread formation and thread locking. The fastener comprises two separate thread profiles, illustratively distributed across three zones along the fastener shank. The first zone, which utilizes a thread-forming thread profile, is immediately adjacent to the fastener entry point. Along the first zone, the thread profile's outer diameter increases over the first, for example, 1-5 pitches. The second zone transitions from the first zone and has the same thread-forming thread profile as the first zone, but maintains a constant thread outer diameter. The second zone extends, for example, 1-3 pitches beyond the first zone. The third zone, which utilizes a thread-locking thread profile, also maintains a constant outer diameter. It should be noted that in alternative embodiments, the fastener may have only two zones, for example, a second zone and a third zone. Therefore, it should be noted that the description of three zones should be considered exemplary only.
В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения, первый и второй профили резьбы могут быть выбраны так, чтобы дополнять друг друга для достижения необходимого уровня механического взаимодействия, т.е. фиксации резьбы. Кроме того, при использовании настоящего изобретения второй профиль резьбы (резьбофиксирующий) может быть оптимизирован для работы с витками, созданными первым профилем резьбы (резьбоформирующий). Это может привести к оптимизации механизма фиксации резьбы. По мере того, как крепежный элемент формирует или изменяет свои собственные витки в гаечном элементе, величина отклонения в пределах допусков между резьбофиксирующий профилем резьбы и профилем резьбы гаечного элемента уменьшается. Это способствует лучшей посадке и более точному фиксирующему действию, чем при использовании обычного резьбофиксирующего профиля резьбы в предварительно сформированном гаечном элементе.According to exemplary embodiments of the present invention, the first and second thread profiles can be selected to complement each other to achieve the desired level of mechanical interaction, i.e., thread locking. Furthermore, using the present invention, the second thread profile (thread-locking) can be optimized for operation with the threads created by the first thread profile (thread-forming). This can lead to an optimized thread-locking mechanism. As the fastener forms or modifies its own threads in the nut element, the amount of deviation within the tolerances between the thread-locking thread profile and the thread profile of the nut element decreases. This promotes a better fit and a more precise locking action than when using a conventional thread-locking thread profile in a preformed nut element.
В соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения, резьбофиксирующий профиль резьбы может быть сконструирован таким образом, чтобы обеспечивать фиксирующее действие путем создания механического взаимодействия на гребнях профиля резьбы. В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения резьбофиксирующий профиль резьбы может быть сконструирован таким образом, чтобы обеспечивать фиксирующее действие путем создания механического взаимодействия вдоль рабочих сторон профиля резьбы, т.е. фиксации по рабочим сторонам. Когда крепежный элемент формирует или изменяет витки гаечного элемента, становится возможным очень близкое соответствие между резьбофиксирующий профилем резьбы и витками гаечного элемента. Изменяя высоту и ширину профиля резьбы, можно изготавливать крепежные элементы, обладающие большим или меньшим фиксирующим действием в зависимости от требований конкретного применения.According to exemplary embodiments of the present invention, a thread-locking profile may be designed to provide a locking action by creating mechanical interaction at the crests of the thread profile. In alternative embodiments of the present invention, a thread-locking profile may be designed to provide a locking action by creating mechanical interaction along the working sides of the thread profile, i.e., flank locking. When a fastener forms or modifies the threads of a nut element, a very close match between the thread-locking profile and the threads of the nut element becomes possible. By varying the height and width of the thread profile, fasteners can be manufactured with greater or lesser locking action, depending on the requirements of a particular application.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Вышеуказанные и другие преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения будут понятны в отношении прилагаемых чертежей, на которых аналогичные позиции обозначают идентичные или функционально идентичные элементы, на которых:The above and other advantages of the embodiments of the present invention will be understood with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals designate identical or functionally identical elements, in which:
На фиг. 1А показан вид сбоку примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 1A is a side view of an exemplary fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 1В показан вид головки примерного крепежного элемента, рассматриваемого вдоль длинной оси в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 1B is a view of the head of an exemplary fastener viewed along the long axis in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 1С показан вид примерной точки входа примерного крепежного элемента, рассматриваемого вдоль длинной оси в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 1C is a view of an exemplary entry point of an exemplary fastener viewed along the long axis in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 2 показан увеличенный вид конца точки входа примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 2 is an enlarged view of the end of an entry point of an exemplary fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 3 показаны иллюстративные виды примерной заготовки для использования при формировании крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;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 показан вид в поперечном разрезе примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;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 показан вид в поперечном разрезе примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;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 показан вид в поперечном разрезе примерного профиля резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;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 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий взаимодействие между витками гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 5A is a cross-sectional view illustrating the interaction between the threads of a nut element and a fastener element in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 5В показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий взаимодействие между витками гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 5B is a cross-sectional view illustrating the interaction between the threads of a nut element and a fastener element in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 5С показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий взаимодействие между витками гаечного элемента и крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 5C is a cross-sectional view illustrating the interaction between the threads of a nut element and a fastener element in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;
На фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение примерного крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 6 is a cross-sectional view illustrating the insertion of an exemplary fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 7 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 7 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 8 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 9 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 10 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 11 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 11 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 12 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 12 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 13 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 13 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 14 показан увеличенный вид конца с точкой входа примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 14 is an enlarged view of the end with an entry point of an exemplary fastener in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 15 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение примерного крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 15 is a cross-sectional view illustrating the insertion of an exemplary fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 16 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 16 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 17 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 17 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 18 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в резьбовой гаечный элемент в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 18 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threaded nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 19 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 19 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 20 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 20 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 21 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения; иFig. 21 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention; and
На фиг. 22 показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 22 is a cross-sectional view illustrating the insertion of a fastener into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention;
На фиг. 23А показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие максимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 23A is a cross-sectional view illustrating a maximum condition for a nut member according to an exemplary embodiment of the present invention;
На фиг. 23В показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие минимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 23B is a cross-sectional view illustrating a minimum condition for a nut member according to an exemplary embodiment of the present invention;
На фиг. 24А показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие максимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 24A is a cross-sectional view illustrating a maximum condition for a nut member according to an exemplary embodiment of the present invention;
На фиг. 24В показан вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие минимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 24B is a cross-sectional view illustrating a minimum condition for a nut member according to an exemplary embodiment of the present invention;
На фиг. 25 показан вид в поперечном разрезе иллюстративного резьбофиксирующего крепежного элемента, иллюстрирующий изменения величины фиксации в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения; иFig. 25 is a cross-sectional view of an exemplary thread-locking fastener illustrating changes in locking amount in accordance with an exemplary embodiment of the present invention; and
На фиг. 26 показан вид в поперечном разрезе иллюстративного крепежного элемента с фиксацией по рабочим сторонам, иллюстрирующий изменения величины фиксации, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 26 is a cross-sectional view of an exemplary fastener with side-to-side locking, illustrating changes in the locking value, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На фиг. 1А показан вид в поперечном разрезе примерного резьбоформирующего и резьбофиксирующего крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Крепежный элемент 100 содержит точку 105 входа и головку 110 с проходящим между ними стержнем 115. В качестве иллюстрации, точка 105 входа проиллюстрирована 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 может быть закругленной, заостренной и т.д. Таким образом, описание точки 105 входа, являющейся по существу плоской, следует принимать только в качестве примера. Головка 110 иллюстративно показана как имеющая шестиугольную форму для использования с завинчивающим устройством для введения. Головка 110 проходит на некоторую длину 120 вдоль той же оси стержня 115, чтобы обеспечить возможность инструменту для завинчивания, например, гаечному ключу и т.д. войти в зацепление с головкой 110 для приложения крутящего момента к крепежному элементу для введения крепежного элемента в гаечный элемент (не показан). Головка 110 содержит, по существу, плоскую нижнюю часть 125, которая выполнена с возможностью прилегания заподлицо с гаечным элементом (не показан), когда крепежный элемент полностью введен, специалистам в данной области техники следует понимать, что, головка 110 может иметь множество различных форм в зависимости от требуемого завинчивающего устройства. Следовательно, описание головки 110, имеющей шестиугольную форму, следует принимать только в качестве примера.Fig. 1A shows a cross-sectional view of an exemplary thread-forming and thread-locking fastener 100 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. The fastener 100 comprises an entry point 105 and a head 110 with a shank 115 extending therebetween. By way of illustration, the entry point 105 is illustrated as having a substantially flat end. However, it should be noted that in alternative embodiments of the present invention, the fastener 100 may have an entry point 105 that may be rounded, pointed, etc. Thus, the description of the entry point 105 as being substantially flat should be taken only as an example. The head 110 is illustratively shown as having a hexagonal shape for use with a screwing device for insertion. The head 110 extends for a certain length 120 along the same axis of the rod 115 to allow a screwing tool, such as a wrench, etc., to engage the head 110 to apply torque to the fastener for inserting the fastener into a nut (not shown). The head 110 comprises a substantially flat lower portion 125, which is configured to fit flush with the nut (not shown) when the fastener is fully inserted. Those skilled in the art should understand that the head 110 can have a variety of different shapes depending on the desired screwing device. Therefore, the description of the head 110 having a hexagonal shape should be taken only as an example.
Тело или стержень 115 крепежного элемента 100 содержит множество зон витков, включая, например, первую зону 130, вторую зону 135 и третью зону 140. Иллюстративно три зоны используются как для выполнения функции формирования резьбы, так и для выполнения функции фиксации резьбы после того, как крепежный элемент введен в гаечный элемент. Первая зона 130 иллюстративно составляет примерно 1-5 шагов в длину примерного первого профиля резьбы, наклоненного наружу от центра 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 витков к головке 110 вдоль стержня 115. Вторая зона 135 иллюстративно содержит дополнительные 1-3 шага первого (резьбоформирующего) профиля резьбы, но с по существу постоянным наружным диаметром. Как проиллюстрировано на фиг. 1А, первый профиль резьбы иллюстративно имеет поперечное сечение профиля резьбы, по существу, с углом 60°. В примерных вариантах осуществления первый профиль резьбы может содержать профиль резьбы, раскрытый в упомянутом выше патенте США №9,404,524. Следует отметить, что, хотя показан и раскрыт конкретный резьбоформирующий профиль резьбы, принципы настоящего изобретения могут использовать любой резьбоформирующий профиль резьбы, в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Следовательно, конкретный резьбоформирующий профиль резьбы, показанный и раскрытый в настоящем документе, следует рассматривать только в качестве примера.The body or shank 115 of the fastener 100 comprises a plurality of thread zones, including, for example, a first zone 130, a second zone 135, and a third zone 140. Illustratively, the three zones are used to both perform the thread forming function and to perform the thread locking function after the fastener is inserted into the nut element. The first zone 130 illustratively comprises approximately 1-5 pitches in length of an exemplary first thread profile, inclined outward from the center with an increasing diameter as the zone moves away from the entry point 105 of the fastener. 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. The second zone 135 illustratively comprises an additional 1-3 pitches of the first (thread forming) thread profile, but with a substantially constant outer diameter. As illustrated in Fig. 1A, the first thread profile illustratively has a thread profile cross-section with a thread profile angle of substantially 60°. In exemplary embodiments, the first thread profile may comprise the thread profile disclosed in the aforementioned U.S. Patent No. 9,404,524. It should be noted that, although a specific thread-forming thread profile is shown and disclosed, the principles of the present invention can use any thread-forming thread profile in alternative embodiments of the present invention. Therefore, the specific thread-forming thread profile shown and disclosed herein should be considered only as an example.
В третьей зоне 140 используется второй профиль резьбы, который иллюстративно представляет собой резьбофиксирующий профиль резьбы. Как проиллюстрировано на фиг. 1А, примерный второй профиль резьбы содержит виток с углом 60° у основания витка, который переходит в виток с углом 30° на гребне. Примерный резьбофиксирующий профиль резьбы раскрыт в упомянутом выше патенте США №7,722,304. Следует отметить, что, хотя показан и раскрыт конкретный резьбофиксирующий профиль, принципы настоящего изобретения могут использовать любой резьбофиксирующий профиль резьбы в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Следовательно, конкретный резьбофиксирующий профиль резьбы, показанный и раскрытый в настоящем документе, следует рассматривать только в качестве примера.In the third zone 140, a second thread profile is used, which illustratively represents a thread-locking thread profile. As illustrated in Fig. 1A, an exemplary second thread profile comprises a turn with an angle of 60° at the root of the turn, which transitions into a turn with an angle of 30° at the crest. An exemplary thread-locking thread profile is disclosed in the above-mentioned U.S. Patent No. 7,722,304. It should be noted that, although a specific thread-locking profile is shown and disclosed, the principles of the present invention can use any thread-locking thread profile in alternative embodiments of the present invention. Therefore, the specific thread-locking thread profile shown and disclosed herein should be considered only as an example.
Таким образом, в процессе эксплуатации, когда крепежный элемент 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения заводится в гаечный элемент, витки первой зоны входят в зацепление с гаечным элементом при первичном введении крепежного элемента. Витки первой и второй зон деформируют гаечный элемент для создания витков. При дальнейшем введении крепежного элемента в гаечный элемент витки третьей зоны входят в зацепление с вновь созданными витками, вызывая механическое взаимодействие, которое приводит к возникновению механизма фиксации. В качестве иллюстрации, второй профиль резьбы выбран таким образом, чтобы дополнять первый профиль резьбы. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения, два профиля резьбы могут быть выбраны таким образом, чтобы резьбофиксирующий профиль (второй профиль резьбы) был спроектирован в соответствии с априорным знанием размеров витков, создаваемых в гаечном элементе резьбоформирующий профилем (первым профилем резьбы). Поскольку крепежный элемент создает внутренние витки в гаечном элементе без резьбы, резьбофиксирующий профиль резьбы может быть выполнен для оптимизированного функционирования с внутренними витками. Примеры вариантов раскрыты ниже применительно к фиг. 4А, В, С и 5А, В, С.Thus, during operation, when the fastener 100 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention is inserted into the nut member, the threads of the first zone engage with the nut member upon the initial insertion of the fastener. The threads of the first and second zones deform the nut member to create threads. Upon further insertion of the fastener into the nut member, the threads of the third zone engage with the newly created threads, causing a mechanical interaction that leads to the occurrence of the locking mechanism. By way of illustration, the second thread profile is selected such that it complements the first thread profile. According to alternative embodiments of the present invention, the two thread profiles can be selected such that the thread-locking profile (the second thread profile) is designed in accordance with a priori knowledge of the dimensions of the threads created in the nut member by the thread-forming profile (the first thread profile). Since the fastener creates internal threads in the unthreaded nut element, the thread-locking thread profile can be designed to optimize operation with internal threads. Examples of such embodiments are described below with reference to Figs. 4A, B, C and 5A, B, C.
Кроме того, в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения, резьбоформирующие и резьбофиксирующие профили резьбы могут быть сконструированы таким образом, чтобы создавать заданную величину фиксации резьбы. Это может быть необходимо по ряду причин. Например, конкретному пользователю крепежного элемента может быть необходимо, чтобы крепежный элемент можно было демонтировать и снова вводить в гаечный элемент заданное количество раз, например, по меньшей мере 10, при сохранении по меньшей мере минимального преобладающего крутящего момента. При таком сценарии может быть необходим крепежный элемент с уменьшенным фиксирующим действием. И наоборот, крепежный элемент для использования в устройстве, где требуется высокий преобладающий крутящий момент, может быть сконструирован таким образом, чтобы иметь более высокое фиксирующее действие. Примерные методики изменения величины фиксации резьбы показаны и раскрыты ниже применительно к фиг. 25-26.Furthermore, in accordance with exemplary embodiments of the present invention, the thread-forming and thread-locking profiles of the threads may be designed to create a predetermined amount of thread locking. This may be necessary for a number of reasons. For example, a particular user of a fastener may require that the fastener be able to be removed and reinserted into a nut element a predetermined number of times, such as at least 10, while maintaining at least a minimum prevailing torque. In such a scenario, a fastener with a reduced locking action may be necessary. Conversely, a fastener for use in a device requiring a high prevailing torque may be designed to have a higher locking action. Exemplary techniques for varying the amount of thread locking are shown and discussed below with respect to Figs. 25-26.
На фиг. 1В показан примерный вид головки 110 крепежного элемента 100, рассматриваемого вдоль длинной оси крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как отмечалось выше, иллюстрацию и описание примерной головки, имеющей шестиугольную форму, следует воспринимать только в качестве примера. На фиг. 1С показан вид крепежного элемента 100 из 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 иллюстративно имеет форму с множеством, например, тремя выступами в поперечном сечении. Следует отметить, что использование стержня с множеством выступов является только примерным, и принципы настоящего изобретения могут быть использованы с крепежными элементами, имеющими стержни, которые по существу являются круглыми. Специалистам в данной области техники следует понимать, что для достижения требуемых свойств крепежного элемента могут быть использованы различные типы поперечных сечений стержня крепежного элемента. Более конкретно, явно предполагается, что стержни, имеющие более трех выступов, могут быть использованы в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения. Кроме того, в альтернативных вариантах осуществления поперечное сечение стержня может различаться. Например, стержень может иметь по существу круглое поперечное сечение вблизи точки входа, но переходить в некруглое поперечное сечение по длине стержня. Примером некруглого поперечного сечения может служить, например, поперечное сечение с тремя выступами. Однако, прямо предполагается, что в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть использованы другие формы по существу некруглых поперечных сечений. Принципы настоящего изобретения могут использоваться с широким диапазоном форм поперечного сечения стержня 115 крепежного элемента для достижения требуемой функциональности.Fig. 1B shows an exemplary view of the head 110 of the fastener 100, 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 head having a hexagonal shape should be taken as an example only. Fig. 1C shows a view of the fastener 100 from the 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 shank 115 of the fastener illustratively has a shape with a plurality, for example, three projections in cross-section. It should be noted that the use of a shank with a plurality of projections is only exemplary, and the principles of the present invention can be used with fasteners having shanks that are substantially round. Those skilled in the art will appreciate that various types of fastener shank cross-sections may be used to achieve the desired properties of the fastener. More specifically, it is expressly contemplated that shank cross-sections having more than three projections may be used in accordance with alternative embodiments of the present invention. Furthermore, in alternative embodiments, the shank cross-section may vary. For example, the shank may have a substantially circular cross-section near the entry point, but transition to a non-circular cross-section along the shank's length. An example of a non-circular cross-section may be, for example, a cross-section with three projections. However, it is expressly contemplated that other substantially non-circular cross-sectional shapes may be used in accordance with alternative embodiments of the present invention. The principles of the present invention may be used with a wide range of fastener shank 115 cross-sectional shapes to achieve the desired functionality.
На фиг. 2 показан увеличенный вид конца с точкой входа крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть из фиг. 2, наружный диаметр первой зоны 130 увеличивается по мере перемещения от точки 105 входа. В первой зоне используется первый профиль резьбы, который иллюстративно представляет собой резьбоформирующий профиль резьбы. Во второй зоне 135 продолжается использование резьбоформирующих витков, но с общим диаметром, который по существу является постоянным, в отличие от первой зоны 130, которая имеет увеличивающийся общий диаметр резьбы. Затем в третьей зоне 140 используется второй профиль резьбы, например, резьбофиксирующий профиль резьбы, для остальной части крепежного элемента 100.Fig. 2 shows an enlarged view of the end with the entry point of the fastener 100 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. As can be seen from Fig. 2, the outer diameter of the first zone 130 increases as it moves from the entry point 105. The first zone uses a first thread profile, which illustratively represents a thread-forming thread profile. The second zone 135 continues to use thread-forming threads, but with an overall diameter that is substantially constant, in contrast to the first zone 130, which has an increasing overall thread diameter. Then, in the third zone 140, a second thread profile, for example, a thread-locking thread profile, is used for the rest of the fastener 100.
На фиг. 3 показан примерный вид заготовки 300 с головкой для использования при формировании крепежного элемента 100 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. В качестве иллюстрации, заготовка 300 содержит заготовку с единым диаметром, что упрощает изготовление. Однако, явно предполагается, что принципы настоящего изобретения могут быть использованы с более сложными заготовками.Fig. 3 shows an exemplary view of a blank 300 with a head for use in forming a fastener 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. By way of illustration, the blank 300 comprises a blank with a uniform diameter, which simplifies manufacturing. However, it is clearly contemplated that the principles of the present invention can be used with more complex blanks.
На фиг. 4А, В, С показаны иллюстративные профили резьбы, которые могут использоваться в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что каждый профиль резьбы имеет одинаковое поперечное сечение. На фиг. 4А показан иллюстративный профиль резьбы с углом 60°, такой как показан на фиг. 1. На фиг. 4В показан примерный радиусный профиль резьбы. На фиг. 4С показана примерная угловая форма резьбы с профилем резьбы 60/30° Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения могут использоваться другие профили резьбы. Следовательно, явно предполагается, что профили резьбы, показанные на фиг. 4А, В, С, приводятся только в качестве примера.Fig. 4A, B, C show exemplary thread profiles that can be used in alternative embodiments of the present invention. It should be noted that each thread profile has the same cross-section. Fig. 4A shows an exemplary thread profile with an angle of 60°, such as shown in Fig. 1. Fig. 4B shows an exemplary radius thread profile. Fig. 4C shows an exemplary angular thread shape with a 60/30° thread profile. It should be noted that other thread profiles can be used in alternative embodiments of the present invention. Therefore, it is expressly intended that the thread profiles shown in Fig. 4A, B, C are given by way of example only.
На фиг. 5А, В, С в качестве примера показаны диапазоны потенциального механического взаимодействия, которые могут быть получены путем использования различных профилей резьбы для гаечных элементов и крепежных элементов в соответствии с примерными проектными решениями в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения. На различных фигурах показаны комбинации профилей резьбы, раскрытых выше в отношении фиг. 4А, В, С. Как видно из фиг. 5А, В и С, изменяя профили внутренней и внешней резьбы, можно добиться различных величин механического взаимодействия. В альтернативных вариантах осуществления путем выбора различных комбинаций профилей резьбы можно достичь необходимой величины механического взаимодействия.Fig. 5A, B, C illustrate, by way of example, ranges of potential mechanical interaction that can be obtained by using different thread profiles for nut elements and fasteners in accordance with exemplary design solutions in accordance with illustrative embodiments of the present invention. The various figures illustrate combinations of the thread profiles disclosed above with respect to Fig. 4A, B, C. As can be seen from Fig. 5A, B, and C, by changing the profiles of the internal and external threads, different values of mechanical interaction can be achieved. In alternative embodiments, the desired value of mechanical interaction can be achieved by selecting different combinations of thread profiles.
На фиг. 6 показан вид 600 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Резьбовой гаечный элемент 605 в качестве иллюстрации содержит набор предварительно сформированных витков 610. Вид 600 показывает крепежный элемент 100 и гаечный элемент 605 непосредственно перед введением конца 105 крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605. Вид в разрезе А-А иллюстрирует примерное поперечное сечение 615 крепежного элемента 100 и резьбового гаечного элемента.Fig. 6 shows a cross-sectional view 600 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 605 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The threaded nut element 605 illustratively comprises a set of pre-formed threads 610. View 600 shows the fastener 100 and the nut element 605 immediately before the end 105 of the fastener 100 is inserted into the threaded nut element 605. Sectional view A-A illustrates an exemplary cross-section 615 of the fastener 100 and the threaded nut element.
На фиг. 7 показан вид 700 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 700 первая 130 и вторая 135 зоны крепежного элемента 100 введены в резьбовой гаечный элемент 605. Как можно видеть на увеличенном виде, между витками первой 130 и второй 135 зон и внутренними витками 610 резьбового гаечного элемента 605 остается пространство.Fig. 7 shows a cross-sectional view 700 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 605 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 700, the first 130 and second 135 zones of the fastener 100 are inserted into the threaded nut element 605. As can be seen in the enlarged view, a space remains between the threads of the first 130 and second 135 zones and the inner threads 610 of the threaded nut element 605.
На фиг. 8 показан вид 800 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 800 витки 130 первой зоны почти прошли через резьбовой гаечный элемент 605, в то время как витки 135 второй зоны полностью помещены внутри гаечного элемента 605. Как можно видеть, витки 140 третьей зоны обеспечивают проникновение гребней в точках 805 внутри гаечного элемента.Fig. 8 shows a cross-sectional view 800 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threadless nut element in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 800, the threads 130 of the first zone have almost passed through the threaded nut element 605, while the threads 135 of the second zone are completely placed inside the nut element 605. As can be seen, the threads 140 of the third zone ensure the penetration of the ridges at points 805 inside the nut element.
На фиг. 9 показан вид 900 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 605 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения На виде 900 витки первой 130 и второй 135 зон полностью прошли через гаечный элемент 605, и для каждого внутреннего витка 605 имеются точки 905 проникновения гребней витков 140 третьей зоны. При установке крепежного элемента 100, как показано на фиг. 9, точки 905 проникновения гребней создают механизм механической фиксации, тем самым обеспечивая фиксацию крепежного элемента в резьбовом гаечном элементе.Fig. 9 is a cross-sectional view 900 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 605 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. In view 900, the first 130 and second 135 zone threads have completely passed through the nut element 605, and for each inner thread 605, there are penetration points 905 of the crests of the third zone threads. When the fastener 100 is installed, as shown in Fig. 9, the crest penetration points 905 create a mechanical locking mechanism, thereby ensuring that the fastener is fixed in the threaded nut element.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения резьбоформирующий профиль резьбы витков первой и второй зон выполнен так, чтобы незначительно увеличивать диаметр витков резьбового гаечного элемента. Это изменение размера позволяет сконструировать крепежный элемент таким образом, чтобы оптимизировать взаимодействие между витками с измененным размером и резьбофиксирующими витками третьей зоны. Путем выбора профиля и размера резьбы для витков первой и второй зон может быть достигнута необходимая величина механического взаимодействия с витками третьей зоны. Однако следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения предварительно сформированные внутренние витки не увеличиваются за счет витков первой и второй зон. Поэтому описание увеличенных внутренних витков следует воспринимать только в качестве примера. Кроме того, действие резьбоформирующего профиля резьбы уменьшает или исключает засорение при формировании резьбы. Это сокращает отходы производства и имеет решающее значение в определенных условиях эксплуатации.In an illustrative embodiment of the present invention, the thread-forming profile of the threads of the first and second zones is designed to slightly increase the diameter of the threads of the threaded nut element. This change in size allows the fastener to be designed to optimize the interaction between the resized threads and the thread-locking threads of the third zone. By selecting the thread profile and size for the threads of the first and second zones, the desired degree 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 pre-formed internal threads are not enlarged by the threads of the first and second zones. Therefore, the description of enlarged internal threads should be taken as an example only. Furthermore, the action of the thread-forming profile reduces or eliminates clogging during thread formation. This reduces production waste and is crucial in certain operating conditions.
На фиг. 10 показан вид 1000 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 1005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1000 крепежный элемент 100 предназначен для введения в гаечный элемент 1005, который имеет отверстие или выемку 1010 без резьбы.Fig. 10 shows a cross-sectional view 1000 illustrating the insertion of a fastener 100 into a nut member 1005 without threads in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 1000, the fastener 100 is intended to be inserted into the nut member 1005, which has an opening or recess 1010 without threads.
На фиг. 11 показан вид 1100 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 1005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1100 показано, как витки первой и второй зон полностью введены в гаечный элемент без резьбы.Fig. 11 shows a cross-sectional view 1100 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threadless nut member 1005 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. View 1100 shows how the threads of the first and second zones are completely inserted into the threadless nut member.
На фиг. 12 показан вид 1200 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 1005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Витки 140 третьей зоны теперь вошли в ранее сформированные витки и образовали точки 1205 проникновения гребней.Fig. 12 shows a cross-sectional view 1200 illustrating the insertion of a fastener 100 into a nut element 1005 without threads in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. The threads 140 of the third zone have now entered the previously formed threads and formed penetration points 1205 of the ridges.
На фиг. 13 показан вид 1300 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1300 витки первой и третьей зон прошли через гаечный элемент 1005, причем множество витков третьей зоны входят в зацепление с гаечным элементом 1005 во множестве точек 1305 проникновения гребней.Fig. 13 shows a cross-sectional view 1300 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threadless nut member in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 1300, the threads of the first and third zones have passed through the nut member 1005, wherein a plurality of threads of the third zone engage with the nut member 1005 at a plurality of ridge penetration points 1305.
Как отмечалось выше, в отношении фиг. 6-9, в иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения витки первой и второй зон могут быть выполнены с такими размерами, которые обеспечивают формирование витков оптимального размера для достижения необходимого механического взаимодействия с витками третьей зоны.As noted above with respect to Figs. 6-9, in illustrative embodiments of the present invention, the turns of the first and second zones may be sized to provide turns of an optimal size to achieve the necessary mechanical interaction with the turns of the third zone.
В описанном выше резьбофиксирующем действии используется механическое взаимодействие на гребнях профиля резьбы третьей зоны для создания фиксирующего действия. Эти варианты осуществления хорошо работают с гаечными элементами, изготовленными из стали или других твердых металлов. Однако в более мягких материалах, таких как алюминий или мягкие литые сплавы, желаемого результата можно и не достичь. В другом варианте осуществления настоящего изобретения заявленный крепежный элемент выполнен с возможностью создания фиксирующего действия за счет использования механического взаимодействия вдоль рабочих сторон витка. Было обнаружено, что это фиксирующее действие по рабочей стороне хорошо работает с материалами, в которых ранее раскрытое фиксирующее действие гребня не работает.The thread-locking action described above utilizes mechanical interaction at the crests of the third zone thread profile to create a locking action. These embodiments work well with nut elements made of steel or other hard metals. However, in softer materials, such as aluminum or soft cast alloys, the desired result may not be achieved. In another embodiment of the present invention, the claimed fastener is designed to create a locking action by utilizing mechanical interaction along the working faces of the thread. This working-face locking action has been found to work well with materials in which the previously disclosed crest locking action fails.
На фиг. 14 показан увеличенный вид конца с точкой входа примерного крепежного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 14, аналогично фиг. 2, раскрытой выше, иллюстрирует первую зону 130, вторую зону 135 и третью зону 140. В первой зоне в качестве иллюстрации используется резьбоформирующий профиль резьбы, который выполнен с возможностью формирования витков с фиксацией по рабочей стороне в гаечном элементе (не показано). Во второй и третьей зонах в качестве иллюстрации используется резьбофиксирующий профиль резьбы, который выполнен с возможностью создания механического взаимодействия с фиксацией по рабочим сторонам с витками, образованными резьбоформирующий профилем резьбы.Fig. 14 shows an enlarged view of the end with an entry point of an exemplary fastener according to an illustrative embodiment of the present invention. Fig. 14, similar to Fig. 2, disclosed above, illustrates a first zone 130, a second zone 135 and a third zone 140. In the first zone, a thread-forming thread profile is used as an illustration, which is configured to form threads with a locking along the working side in a nut element (not shown). In the second and third zones, a thread-locking thread profile is used as an illustration, which is configured to create a mechanical interaction with a locking along the working sides with threads formed by the thread-forming thread profile.
В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения первая зона 130 может не использоваться. В таких альтернативных вариантах осуществления крепежный элемент содержит вторую зону 135 (резьбоформирующий профиль резьбы) и третью зону 140 (резьбофиксирующий профиль резьбы).In alternative embodiments of the present invention, the first zone 130 may not be used. In such alternative embodiments, the fastener comprises a second zone 135 (thread-forming thread profile) and a third zone 140 (thread-locking thread profile).
Фиг. 15-22 аналогичны фиг. 6-13, но иллюстрируют введение крепежного элемента, в котором используется резьбоформирующий профиль резьбы и резьбофиксирующий профиль резьбы, который вызывает механическое взаимодействие фиксирующих по рабочим сторонам.Figs. 15-22 are similar to Figs. 6-13, but illustrate the introduction of a fastener that uses a thread-forming thread profile and a thread-locking thread profile that causes mechanical interaction of the locking elements on the working sides.
На фиг. 15 показан вид 1500 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 1505 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Резьбовой гаечный элемент 1505 в качестве иллюстрации содержит набор предварительно сформированных витков 1510. Вид 1500 показывает крепежный элемент 100 и гаечный элемент 1505 непосредственно перед введением конца 105 крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 1505. Вид в разрезе А-А иллюстрирует в качестве примера поперечное сечение 1515 крепежного элемента 100 и резьбового гаечного элемента.Fig. 15 shows a cross-sectional view 1500 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 1505 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The threaded nut element 1505 illustratively comprises a set of pre-formed threads 1510. View 1500 shows the fastener 100 and the nut element 1505 immediately before the end 105 of the fastener 100 is inserted into the threaded nut element 1505. Sectional view A-A illustrates, as an example, a cross-section 1515 of the fastener 100 and the threaded nut element.
На фиг. 16 показан вид 1600 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 1505 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1600 первая 130 и вторая 135 зоны крепежного элемента 100 введены в резьбовой гаечный элемент 1505. Как можно видеть на увеличенном виде, между витками первой 130 и второй 135 зон и внутренними витками 1510 резьбового гаечного элемента 1505 остается пространство.Fig. 16 shows a cross-sectional view 1600 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 1505 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 1600, the first 130 and second 135 zones of the fastener 100 are inserted into the threaded nut element 1505. As can be seen in the enlarged view, a space remains between the threads of the first 130 and second 135 zones and the inner threads 1510 of the threaded nut element 1505.
На фиг. 17 показан вид 1700 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 800 витки 130 первой зоны почти прошли через резьбовой гаечный элемент 1505, в то время как витки 135 второй зоны полностью размещены внутри гаечного элемента 1505. Как можно видеть, витки 140 третьей зоны создают механическое взаимодействие вдоль рабочих сторон витков в точках 1705 внутри гаечного элемента.Fig. 17 shows a cross-sectional view 1700 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threadless nut element in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 800, the threads 130 of the first zone have almost passed through the threaded nut element 1505, while the threads 135 of the second zone are completely located inside the nut element 1505. As can be seen, the threads 140 of the third zone create mechanical interaction along the working sides of the threads at points 1705 inside the nut element.
На фиг. 18 показан вид 1800 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в резьбовой гаечный элемент 1505 в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1800 витки 135 первой 130 и второй 135 зон полностью прошли через гаечный элемент 1505, и для каждого внутреннего витка 1510 имеются точки 1705 механического взаимодействия рабочих сторон с каждым витком 140 третьей зоны. При установке крепежного элемента 100, как показано на фиг. 18, точки 1705 механического взаимодействия с фиксацией по рабочим сторонам создают механизм механической фиксации, тем самым функционируя для закрепления крепежного элемента в резьбовом гаечном элементе.Fig. 18 shows a cross-sectional view 1800 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threaded nut element 1505 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 1800, the threads 135 of the first 130 and second 135 zones have completely passed through the nut element 1505, and for each inner thread 1510 there are points 1705 of mechanical interaction of the working sides with each thread 140 of the third zone. When installing the fastener 100, as shown in Fig. 18, the points 1705 of mechanical interaction with the locking on the working sides create a mechanical locking mechanism, thereby functioning to secure the fastener in the threaded nut element.
В иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения резьбоформирующий профиль резьбы витков первой и второй зон, выполнен так, чтобы незначительно увеличивать диаметр витков резьбового гаечного элемента. Это изменение размера позволяет сконструировать крепежный элемент таким образом, чтобы оптимизировать взаимодействие между витками с измененным размером и резьбофиксирующими витками третьей зоны. Путем выбора профиля и размера резьбы для витков первой и второй зон может быть достигнута необходимая величина механического взаимодействия с витками третьей зоны. Однако следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения предварительно сформированные внутренние витки не увеличиваются за счет витков первой и второй зон. Поэтому описание увеличиваемых внутренних витков следует воспринимать только в качестве примера.In an illustrative embodiment of the present invention, the thread-forming profile of the threads of the first and second zones is designed to slightly increase the diameter of the threads of the threaded nut element. This change in size allows the fastener to be designed to optimize the interaction between the resized threads and the thread-locking threads of the third zone. By selecting the thread profile and size for the threads of the first and second zones, the desired degree 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 enlarged by the threads of the first and second zones. Therefore, the description of enlarged internal threads should be considered only as an example.
На фиг. 19 показан вид 1900 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 1005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1900 крепежный элемент 100 предназначен для введения в гаечный элемент 1005, который имеет отверстие или выемку 1010 без резьбы.Fig. 19 shows a cross-sectional view 1900 illustrating the insertion of a fastener 100 into a nut member 1005 without threads in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 1900, the fastener 100 is intended to be inserted into the nut member 1005, which has an opening or recess 1010 without threads.
На фиг. 20 показан вид 1100 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 2005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 1100 показано, как витки первой 130 и второй 135 зон полностью введены в гаечный элемент без резьбы. Резьбоформирующий профиль резьбы второй зоны 135 начинает формировать гаечный элемент 1005 без резьбы для создания внутренних витков внутри отверстия 1010.Fig. 20 shows a cross-sectional view 1100 illustrating the insertion of a fastener 100 into a threadless nut member 2005 in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. View 1100 shows how the threads of the first 130 and second 135 zones are completely inserted into the threadless nut member. The thread-forming profile of the thread of the second zone 135 begins to form the threadless nut member 1005 to create internal threads within the bore 1010.
На фиг. 21 показан вид 1200 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 2005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Витки 140 третьей зоны теперь вошли в ранее сформированные витки и образовали точки 2105 механического взаимодействия с фиксацией по рабочим сторонам.Fig. 21 shows a cross-sectional view 1200 illustrating the insertion of a fastener 100 into a nut element 2005 without threads in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. The threads 140 of the third zone have now entered the previously formed threads and formed mechanical engagement points 2105 with fixation along the working sides.
На фиг. 22 показан вид 2200 в поперечном разрезе, иллюстрирующий введение крепежного элемента 100 в гаечный элемент 2005 без резьбы в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. На виде 2200 витки первой 130 и второй 135 зон прошли через гаечный элемент 1005, множество витков третьей зоны входят в зацепление с гаечным элементом 1005 во множестве точек 2105 механического взаимодействия с фиксацией по рабочим сторонам.Fig. 22 shows a cross-sectional view 2200 illustrating the insertion of a fastener 100 into a nut element 2005 without threads in accordance with an illustrative embodiment of the present invention. In view 2200, the turns of the first 130 and second 135 zones have passed through the nut element 1005, and a plurality of turns of the third zone engage with the nut element 1005 at a plurality of mechanical interaction points 2105 with a locking action along the working sides.
На фиг. 23А показан вид 2300А в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие максимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 23A is a cross-sectional view 2300A illustrating a maximum condition for a nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
На фиг. 23В показан вид 2300В в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие минимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 23B is a cross-sectional view 2300B illustrating a minimum condition for a nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
На фиг. 24А показан вид 2400А в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие максимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 24A is a cross-sectional view 2400A illustrating a maximum condition for a nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
На фиг. 24 В показан вид 2400В в поперечном разрезе, иллюстрирующий условие минимума для гаечного элемента в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 24B is a cross-sectional view 2400B illustrating a minimum condition for a nut member in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
На фиг. 25 показан вид 2500 в поперечном разрезе иллюстративного резьбофиксирующего крепежного элемента, иллюстрирующий изменения величины фиксации в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Примерный вид 2500 представляет собой вид крепежного элемента 100, в котором используется резьбоформирующий профиль резьбы, выполненный с возможностью создания механических взаимодействий на гребнях, такой как показан и раскрыт выше в отношении фиг. 6-13. На виде 2500 X обозначает длину отдельного витка резьбофиксирующего профиля резьбы, a Y обозначает высоту витка резьбофиксирующего профиля резьбы. Чтобы создать крепежный элемент с большим фиксирующим действием, X увеличивают, a Y уменьшают. И наоборот, чтобы уменьшить величину фиксирующего действия, создаваемого конкретным крепежным элементом, X уменьшают, a Y увеличивают.Fig. 25 shows a cross-sectional view 2500 of an exemplary thread-locking fastener illustrating changes in the amount of locking in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Exemplary view 2500 is a view of a fastener 100 that uses a thread-forming thread profile configured to create mechanical interactions at crests, such as shown and discussed above with respect to Figs. 6-13. In view 2500, X denotes the length of an individual turn of the thread-locking thread profile, and Y denotes the height of a turn of the thread-locking thread profile. To create a fastener with a greater locking action, X is increased, and Y is decreased. Conversely, to decrease the amount of locking action created by a particular fastener, X is decreased, and Y is increased.
На фиг. 26 показан вид в поперечном разрезе иллюстративного крепежного элемента с фиксацией по рабочим сторонам, иллюстрирующий изменения величины фиксации в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения. Примерный вид 2600 представляет собой вид крепежного элемента 100, в котором используется резьбоформирующий профиль резьбы, выполненный с возможностью создания механических взаимодействий на рабочих сторонах витков, такой как показан и раскрыт выше в отношении фиг. 14-22. На виде 2600 X обозначает длину отдельного витка резьбофиксирующего профиля резьбы, а Y обозначает высоту витка резьбофиксирующего профиля резьбы. Чтобы создать крепежный элемент с большим фиксирующим действием, X уменьшают, a Y увеличивают. И наоборот, чтобы уменьшить величину фиксирующего действия, создаваемого конкретным крепежным элементом, X увеличивают, a Y уменьшают.Fig. 26 is a cross-sectional view of an exemplary fastener with a locking action on the working sides, illustrating changes in the amount of locking in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Exemplary view 2600 is a view of a fastener 100 that uses a thread-forming thread profile configured to create mechanical interactions on the working sides of the threads, such as shown and described above with respect to Figs. 14-22. In view 2600, X denotes the length of an individual turn of the thread-locking thread profile, and Y denotes the height of a turn of the thread-locking thread profile. To create a fastener with a greater locking action, X is decreased, and Y is increased. Conversely, to decrease the amount of locking action created by a particular fastener, X is increased, and Y is decreased.
Таким образом, крепежный элемент может быть сконструирован для создания величины фиксирующего действия, требуемой для конкретного применения. Величина фиксирующего действия (преобладающий крутящий момент) также может поддерживаться за счет множества введений и извлечений. Поскольку крепежный элемент по настоящему изобретению в результате своего резьбоформирующего действия образует мало стружки или вообще не образует ее, гаечный элемент может оставаться пригодным для дополнительных введений крепежного элемента.Thus, the fastener can be designed to create the amount of locking action required for a specific application. The amount of locking action (predominant torque) can also be maintained through multiple insertions and withdrawals. Because the fastener of the present invention produces little or no chips as a result of its thread-forming action, the nut element can remain suitable for additional insertions of the fastener.
Следует отметить, что, хотя настоящее изобретение было раскрыто применительно к конкретным профилям резьбы, принципы настоящего изобретения могут быть использованы с различными резьбоформирующими и/или резьбофиксирующими профилями резьбы. Таким образом, конкретные описания конкретных профилей резьбы, содержащиеся в настоящей заявке, следует рассматривать только в качестве примера. Кроме того, хотя были даны различные описания количества шагов резьбы в различных зонах, специалистам в данной области техники следует понимать, что количество шагов в различных зонах может варьироваться в зависимости от предполагаемого использования. Таким образом, описание конкретного количества шагов в различных зонах следует понимать как примерное.It should be noted that, although the present invention has been disclosed with respect to specific thread profiles, the principles of the present invention may be used with a variety of thread-forming and/or thread-locking thread profiles. Therefore, the specific descriptions of specific thread profiles contained in this application should be considered only as examples. Furthermore, although various descriptions of the number of thread pitches in different zones have been given, those skilled in the art should understand that the number of pitches in different zones may vary depending on the intended use. Therefore, the description of a specific number of pitches in different zones should be understood as exemplary.
Настоящее описание составлено в отношении различных иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники следует понимать, что в описанные в настоящей заявке варианты осуществления могут быть внесены различные модификации без отклонения от сущности или объема изобретения. Таким образом, описанные варианты осуществления следует воспринимать только в качестве пояснения.This description is made with respect to various illustrative embodiments of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the described embodiments should be considered as illustrative only.
Claims (49)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/344,428 | 2021-06-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023127193A RU2023127193A (en) | 2024-02-19 |
| RU2848445C2 true RU2848445C2 (en) | 2025-10-17 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3454070A (en) * | 1967-10-10 | 1969-07-08 | Res Eng & Mfg | Differential pitch fastener device |
| FR2343915A1 (en) * | 1976-03-10 | 1977-10-07 | Res Engineering Manufacturi | TAPPING SCREW AND ITS ROLLING DIES |
| US5188496A (en) * | 1992-07-13 | 1993-02-23 | Giannuzzi Louis | Self-tapping screw-type masonry anchor |
| DE4131165A1 (en) * | 1991-09-19 | 1993-03-25 | Schumacher Wilhelm Kg | THREAD-FORMING SCREW AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND ROLLING JAWS FOR CARRYING OUT THE METHOD |
| RU1807755C (en) * | 1990-01-15 | 1995-01-09 | Сосульников Игорь Леонидович | Threaded joint |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3454070A (en) * | 1967-10-10 | 1969-07-08 | Res Eng & Mfg | Differential pitch fastener device |
| FR2343915A1 (en) * | 1976-03-10 | 1977-10-07 | Res Engineering Manufacturi | TAPPING SCREW AND ITS ROLLING DIES |
| RU1807755C (en) * | 1990-01-15 | 1995-01-09 | Сосульников Игорь Леонидович | Threaded joint |
| DE4131165A1 (en) * | 1991-09-19 | 1993-03-25 | Schumacher Wilhelm Kg | THREAD-FORMING SCREW AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND ROLLING JAWS FOR CARRYING OUT THE METHOD |
| US5188496A (en) * | 1992-07-13 | 1993-02-23 | Giannuzzi Louis | Self-tapping screw-type masonry anchor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5110245A (en) | Thread forming screw | |
| US8506227B2 (en) | Thread forming screw thread and corresponding thread roll die | |
| TWI858156B (en) | Thread forming and thread locking fastener | |
| US5897280A (en) | Self perforating and thread forming connecting element | |
| EP1066473B1 (en) | Improved self-tapping thread fastener and a blank therefor | |
| US2823574A (en) | Self-tapping fastener | |
| EP2286097B1 (en) | Threaded fastener | |
| US3218905A (en) | Self-tapping or thread-forming screw | |
| US20190063480A1 (en) | Sheet metal screw | |
| US20030224864A1 (en) | Locking thread cold forming tool | |
| CN105008730A (en) | Concrete screw | |
| US12196241B2 (en) | Thread forming and thread locking fastener | |
| RU2848445C2 (en) | Thread-forming and thread-locking fastening element | |
| WO2002012736A1 (en) | Screw for concrete and masonry | |
| EP1775483A1 (en) | Anti-loosening screw | |
| HU189781B (en) | Self-cutting thread inset | |
| KR102879333B1 (en) | Thread forming and thread locking fasteners | |
| RU2817806C1 (en) | Thread cutting and locking fastener | |
| KR20190041488A (en) | High performance thread rolling and screw locking fasteners | |
| TW202540557A (en) | Screw with enlarged core diameter in reaming section | |
| AU2001278303A1 (en) | Screw for concrete and masonry | |
| MXPA03010067A (en) | Locking thread cold forming tool. | |
| HK1176668A (en) | Threaded fastener | |
| KR20070017193A (en) | Wood and plastic screw |