Крепежное устройство для стяжного хомута
FASTENING DEVICE FOR COUPLING CLAMP

Данное изобретение касается крепежного устройства для стяжного хомута емкости, а также автомобиля с крепежным приспособлением для стяжного хомута емкости.
Из уровня техники известно множество крепежных устройств (запорных приспособлений) для стяжных хомутов. Стяжные хомуты могут использоваться для того, чтобы надежно закреплять емкости, например, топливные баки или емкости для сжатого воздуха на раме автомобиля. Для этого стяжной хомут обвивает емкость и одновременно закреплен на раме.
Из DE 10 2009 042 596 A1, например, известно устройство с плоским, в частности, металлическим стяжным хомутом и с взаимодействующей с концами стяжного хомута запирающей частью, которая образует упругий зажимной элемент для укорочения стяжного хомута. Эта запирающая часть содержит две круглоцилиндрические отклоняющие цапфы, каждая из которых обвита одним концом стяжного хомута. Отклоняющие цапфы соединяются друг с другом зажимным винтом.
Недостатком этих известных устройств является то, что при чрезмерном натяжении стяжного хомута могут возникать значительные изгибные напряжения в соединительном конструктивном элементе, который соединяет противоположные концы стяжного хомута. Эти изгибные напряжения могут приводить к разрушению соединительного конструктивного элемента. Такие изгибные напряжения могут быть вызваны угловым смещением осей отверстий под стяжные болты, соединенные с концами стяжного хомута. Это угловое смещение может привести к изгибу прямолинейного зажимного винта, соединяющего болты.
Таким образом, в основу изобретения положена задача дальнейшего усовершенствования крепежного устройства для стяжного хомута таким образом, что уменьшаются нагрузки или вызванные этими нагрузками воздействия на соединительный конструктивный элемент, соединяющий эти стяжные болты.
Эта задача решается посредством крепежного устройства для стяжного хомута емкости, в частности, бака автомобиля согласно независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Крепежное устройство (запорное устройство или стяжное устройство) содержит соединительный конструктивный элемент со стержнем. Стержень проходит вдоль продольной оси. Соединительный конструктивный элемент имеет также контактную поверхность для опоры этого соединительного конструктивного элемента. Крепежное устройство имеет также первый крепежный элемент со сквозным отверстием. Это сквозное отверстие проходит вдоль продольной оси. Первый крепежный элемент к тому же имеет контактную поверхность для опоры контактной поверхности соединительного конструктивного элемента. Стержень соединительного конструктивного элемента может вставляться в сквозное отверстие с зазором между стержнем и этим сквозным отверстием, так что возможно угловое смещение между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия. В порядке альтернативы или дополнительно контактная поверхность соединительного конструктивного элемента в плоскости сечения, в которой лежит продольная ось стержня, по меньшей мере частично проходит конусообразно (в форме конуса) или закругленно (со скруглением).
Возможность углового смещения между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия приводит к уменьшению изгибного напряжения в стержне при затягивании и в смонтированном состоянии. В частности, угловое смещение между указанным сквозным отверстием и еще одним сквозным отверстием другого крепежного элемента, через которое проходит стержень, может быть до известной степени скомпенсировано в сквозном отверстии первого крепежного элемента, не вызывая изгиба стержня.
Дополнительно конусообразная или закругленная контактная поверхность соединительного конструктивного элемента может привести к увеличению зоны контакта между самими контактными поверхностями при угловом смещении между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия. Это уменьшает контактное напряжение между контактными поверхностями.
Само собой разумеется, что контактная поверхность соединительного конструктивного элемента имеет заданную конусность или скругление. То есть, эта заданная конусность или скругление лежат не в микроскопическом диапазоне и являются просто побочным эффектом выбранного метода изготовления, при котором могут возникать, например, (микроскопические) радиусы на переходе между плоскостями.
В одном особенно предпочтительном примере осуществления стержень может вставляться в сквозное отверстие с зазором между этим стержнем и сквозным отверстием, так что возможно угловое смещение между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия в направлении, перпендикулярном продольной оси первого крепежного элемента и, в частности, перпендикулярном продольной оси сквозного отверстия.
Изгибное напряжение в стержне, в частности, может уменьшаться, если обеспечивается возможность углового смещения в направлении, перпендикулярном продольной оси первого крепежного элемента и перпендикулярном продольной оси сквозного отверстия.
Предпочтительно контактная поверхность первого крепежного элемента по меньшей мере частично в плоскости сечения, в которой проходит продольная ось сквозного отверстия, выполнена конусообразной или закругленной. То есть, как контактная поверхность соединительного конструктивного элемента, так и контактная поверхность крепежного элемента могут быть выполнены конусообразными или закругленными. Это может дополнительно увеличивать зону контакта, даже если возникает угловое смещение между стержнем и сквозным отверстием.
В одном варианте выполнения контактная поверхность первого крепежного элемента расположена, в частности, в концевой области сквозного отверстия, в области перехода между сквозным отверстием и наружной окружной поверхностью первого крепежного элемента, и/или на наружной окружной поверхности первого крепежного элемента.
В одном варианте осуществления соединительный конструктивный элемент представляет собой винт, и контактная поверхность соединительного конструктивного элемента образует поверхность прилегания головки винта. Это обеспечивает возможность создания соединительного конструктивного элемента простой конструкции.
В порядке альтернативы соединительный конструктивный элемент может быть выполнен из нескольких частей. Контактная поверхность соединительного конструктивного элемента может образовывать поверхность прилегания крепежной гайки или поверхность прилегания промежуточного элемента, в частности, втулки. Таким образом, в зависимости от назначения для реализации данного изобретения могут использоваться и резьбовые шпильки с крепежными гайками, при необходимости со втулкой.
В одном примере осуществления контактная поверхность соединительного конструктивного элемента и контактная поверхность первого крепежного элемента выполнены так, что обеспечивается возможность плоского контакта между контактной поверхностью соединительного конструктивного элемента и контактной поверхностью первого крепежного элемента, когда продольная ось стержня и продольная ось сквозного отверстия образуют между собой угол. Такой плоский контакт ведет к снижению контактного напряжения. Плоский контакт может быть обеспечен, например, за счет закругления обеих контактных поверхностей или за счет конусности обеих контактных поверхностей.
Плоский контакт может получаться при разных углах между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия.
Плоский контакт может получаться также в том случае, если продольная ось стержня и продольная ось сквозного отверстия не находятся под углом друг к другу, т.е. если стержень и сквозное отверстие коаксиальны.
В еще одном варианте выполнения контактная поверхность соединительного конструктивного элемента и/или контактная поверхность первого крепежного элемента выполнены по существу полностью конусообразными или закругленными. Этим обеспечивается возможность плоского контакта между контактными поверхностями на большом угловом диапазоне между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия.
В одном варианте выполнения контактная поверхность первого крепежного элемента имеет форму овального кольца. В порядке альтернативы или дополнительно контактная поверхность соединительного конструктивного элемента имеет форму круглого кольца. Было установлено, что такого рода сопряжение, в частности, в комбинации с закруглением или конусностью контактных поверхностей особенно благоприятны для уменьшения контактных напряжений в ситуациях с угловым смещением и без него.
В еще одном варианте осуществления контактная поверхность соединительного конструктивного элемента имеет радиус. В порядке альтернативы или дополнительно контактная поверхность первого крепежного элемента имеет радиус. Было установлено, в частности, что закругление контактных поверхностей особенно благоприятно для уменьшения контактных напряжений при угловом смещении между продольной осью сквозного отверстия и продольной осью стержня.
Радиус контактной поверхности соединительного конструктивного элемента может иметь большее значение, чем диаметр стержня.
Радиус контактной поверхности соединительного конструктивного элемента и/или радиус контактной поверхности крепежного элемента могут составлять, например, между 5 мм и 25 мм, в частности, между 15 мм и 25 мм.
Предпочтительно радиус контактной поверхности соединительного конструктивного элемента меньше, чем радиус контактной поверхности первого крепежного элемента, или равен ему.
Предпочтительно радиус контактной поверхности соединительного конструктивного элемента является вогнутым, а радиус контактной поверхности первого крепежного элемента является выпуклым. В порядке альтернативы радиус контактной поверхности соединительного конструктивного элемента может быть выпуклым, а радиус контактной поверхности первого крепежного элемента - вогнутым. Благодаря выпукло-вогнутому сочетанию контактных поверхностей особенно предпочтительным образом может быть обеспечено взаимное скольжение контактных поверхностей при сохранении плоского контакта. Таким образом, контактные поверхности могут скользить друг по другу, если при чрезмерном натяжении постепенно изменяется угловое смещение между стержнем и сквозным отверстием.
В еще одном примере осуществления крепежное устройство содержит также стяжной хомут с первой натяжной планкой. В первую натяжную планку может быть вставлен или интегрирован первый крепежный элемент. Первый крепежный элемент может, например, в виде болта вставляться в натяжную планку.
В еще одном варианте осуществления крепежное устройство содержит также второй крепежный элемент со сквозным отверстием. Сквозное отверстие может быть, в частности, резьбовым отверстием. Стержень соединительного конструктивного элемента может вводиться в сквозное отверстие, в частности, ввинчиваться. Путем ввинчивания стержня в сквозное отверстие второго крепежного элемента или путем навинчивания на стержень гайки, которая прилегает ко второму крепежному элементу, крепежное устройство может затягиваться.
В еще одном варианте выполнения стяжной хомут содержит также вторую натяжную планку, в которую может быть вставлен или интегрирован второй крепежный элемент. Первая натяжная планка расположена, в частности, на первом конце стяжного хомута, а вторая натяжная планка расположена, в частности, на втором конце стяжного хомута, который противоположен первому концу.
Предпочтительно первый крепежный элемент выполнен в виде болта для вставления его в натяжную планку стяжного хомута. В порядке альтернативы или дополнительно второй крепежный элемент выполнен в виде болта для вставления его в натяжную планку стяжного хомута.
В еще одном примере осуществления выполненная в плоскости сечения по меньшей мере частично конусообразно или закругленно контактная поверхность соединительного конструктивного элемента (и, в частности, выполненная в плоскости сечения по меньшей мере частично конусообразно или закругленно контактная поверхность первого крепежного элемента) и зазор между стержнем и сквозным отверстием взаимодействуют следующим образом. Обеспечивается возможность изменения угла между продольной осью стержня и продольной осью сквозного отверстия при одновременном относительном движении между контактными поверхностями с сохранением контакта между контактными поверхностями, в частности, во время чрезмерного натяжения крепежного устройства. Угловое смещение продольных осей сквозных отверстий крепежных элементов по меньшей мере частично компенсируется, в частности, чтобы уменьшить изгибное напряжение в соединительном конструктивном элементе.
Данное изобретение касается также автомобиля, в частности, автомобиля хозяйственного назначения с вышеописанным крепежным устройством.
В одном варианте осуществления этим крепежным устройством емкость, в частности, топливный бак или емкость для сжатого воздуха крепится на раме автомобиля.
Описанные выше предпочтительные варианты выполнения и признаки данного изобретения могут комбинироваться друг с другом любым образом. Другие детали и преимущества изобретения описываются ниже со ссылкой на приложенные чертежи. На чертежах показано следующее.
Фиг.1 пример выполнения крепежного устройства для стяжного хомута емкости автомобиля;
Фиг.2 пример выполнения крепежного устройства;
Фиг.3 другой вид этого примера выполнения крепежного устройства;
Фиг.4 вид в разрезе этого крепежного устройства по линии A-A на Фиг.3; и
Фиг.5 фрагмент области B крепежного устройства по Фиг.4.
На Фиг.1 показан пример выполнения крепежного устройства 10. Это крепежное устройство 10 предназначено для затягивания и крепления стяжного хомута 12. Стяжной хомут 12 фиксирует емкость 14, например, топливный бак или емкость для сжатого воздуха автомобиля на раме автомобиля.
Крепежное устройство 10 содержит соединительный конструктивный элемент 16. Этот соединительный конструктивный элемент 16 может быть выполнен в виде винта, как показано на Фиг.1 - Фиг.5. В порядке альтернативы этот соединительный конструктивный элемент 16 может быть выполнен, например, в виде резьбовой шпильки и содержать одну или несколько крепежных гаек, навинченных на эту резьбовую шпильку. Крепежная гайка, навинченная на резьбовую шпильку, может иметь контактную поверхность для опоры соединительного конструктивного элемента 16.
Соединительный конструктивный элемент 16 соединяет первый крепежный элемент 18 и второй крепежный элемент 20. В частности, этот соединительный конструктивный элемент 16 проходит через сквозное отверстие первого крепежного элемента 18 и сквозное отверстие 21 второго крепежного элемента 20.
Первый и второй крепежные элементы 18 и 20 выполнены в виде болтов. Первый крепежный элемент 18 вставлен в первую натяжную планку 22 стяжного хомута 12. Второй крепежный элемент 20 вставлен во вторую натяжную планку 24 стяжного хомута 12. Первая и вторая натяжные планки 22 и 24 расположены на противоположных концах стяжного хомута 12. В порядке альтернативы первый крепежный элемент 18 и/или второй крепежный элемент 20 могли бы быть интегрированы непосредственно в соответствующую натяжную планку 20, 22.
В представленном варианте выполнения соединительный конструктивный элемент 16 может затягивать стяжной хомут 12. Этот соединительный конструктивный элемент 16 прилегает к первому крепежному элементу 18. Соединительный конструктивный элемент 16 может ввинчиваться в выполненное в виде резьбового отверстия сквозное отверстие 21 второго крепежного элемента 20. Такое ввинчивание сокращает расстояние между первым и вторым крепежными элементами 18 и 20. Стяжной хомут 12 затягивается.
В других вариантах выполнения этот соединительный конструктивный элемент может иметь, например, резьбовой участок, выступающий из сквозного отверстия второго крепежного элемента. Резьбовой участок в направлении, противоположном первому крепежному элементу, выступает из сквозного отверстия. На этот резьбовой участок может навинчиваться крепежная гайка. Крепежная гайка навинчивается до прилегания ко второму крепежному элементу. Затягивание крепежной гайки ведет к затягиванию стяжного хомута 12.
Ниже со ссылкой на Фиг.2 - Фиг.5 описывается в качестве примера вариант выполнения крепежного устройства 10.
Выполненный в виде винта соединительный конструктивный элемент 16 имеет головку 26 винта и стержень 28. Головка 26 винта может иметь, например, внутренний шестигранник. Стержень 28 имеет резьбовой участок 30. Резьбовой участок 30 выполнен с возможностью ввинчивания в резьбовое отверстие 21 второго крепежного элемента 20 (см. Фиг.1). Стержень 28 проходит вдоль продольной оси X1. Резьбовой участок 30 и головка 26 винта расположены на противоположных концах соединительного конструктивного элемента 16.
Выполненный в виде болта первый крепежный элемент 18 проходит вдоль продольной оси Y. Первый крепежный элемент 18 имеет сквозное отверстие 32. Продольная ось X2 сквозного отверстия 32 проходит перпендикулярно продольной оси Y первого крепежного элемента 18. Первый крепежный элемент 18 имеет также цилиндрическую наружную окружную поверхность 34. Наружной окружной поверхностью 34 первый крепежный элемент 18 опирается на натяжную планку 22 стяжного хомута 12 (см. Фиг.1).
Стержень 28 проходит через сквозное отверстие 32. Между наружной окружной поверхностью стержня 28 и внутренней окружной поверхностью сквозного отверстия 32 предусмотрено расстояние. Стержень 28 может с зазором вводиться в сквозное отверстие 32. Таким образом, в частности, обеспечивается возможность образования угла между продольной осью X1 стержня 28 и продольной осью X2 сквозного отверстия 32.
На Фиг.5 показан, в частности, фрагмент головки 26 винта и сквозного отверстия 32. На Фиг.5 показан фрагмент B с Фиг.4.
На Фиг.5 еще раз особенно четко показано, что наружная окружная поверхность стержня 28 находится на расстоянии от внутренней окружной поверхности сквозного отверстия 32. Этим обеспечивается, в частности, возможность углового смещения между продольной осью X1 стержня 28 и продольной осью X2 сквозного отверстия 32. На Фиг.5 между продольными осями X1 и X2 нет никакого угла. Возможность углового смещения может обеспечиваться, в частности, в направлении, перпендикулярном продольной оси Y. Другими словами, возможность такого углового смещения может обеспечиваться, в частности, в направлении ширины Z первого крепежного элемента 18. Ширина Z проходит перпендикулярно продольной оси Y первого крепежного элемента 18.
Возможность такого углового смещения между стержнем 28 и сквозным отверстием 32 обеспечивает снижение изгибного напряжения стержня 28 при затягивании (чрезмерном натяжении) и в смонтированном состоянии. На практике может случиться так, что возникающие растягивающие усилия при чрезмерном натяжении перекрывают шарнирную функцию первого и второго крепежных элементов 18 и 20. Тем самым, эти предусмотренные в качестве поворотных крепежные элементы 18 и 20 не смогут поворачиваться с компенсацией. Это может привести к угловому смещению продольных осей сквозных отверстий (оси отверстий под болт) крепежных элементов 18 и 20. Если бы между стержнем 28 и сквозным отверстием 32 зазор предусмотрен не был, то в стержне 28 соединительного конструктивного элемента 16 возникало бы опасное изгибное напряжение. Это изгибное напряжение могло бы привести к разрушению стержня 28. Однако, поскольку между наружной окружной поверхностью стержня 28 и внутренней окружной поверхностью сквозного отверстия 32 предусмотрен зазор, то угловое смещение может до определенной степени компенсироваться без изгиба стержня 28. Следовательно, изгибное напряжение в стержне 28 при чрезмерном натяжении и в смонтированном состоянии уменьшается или по меньшей мере может быть уменьшено.
Головка 26 винта имеет контактную поверхность 36. Контактная поверхность 36 является поверхностью прилегания головки 26 винта. Контактная поверхность 36 служит для опоры головки 26 винта (соединительного конструктивного элемента 16) на первый крепежный элемент 18. В других вариантах выполнения контактная поверхность 36 может быть, например, поверхностью прилегания крепежной гайки, которая предусмотрена в качестве альтернативы головке 26 винта. Возможно также, что контактная поверхность 36 является поверхностью прилегания промежуточного элемента, например, втулки. Втулка может быть позиционирована, например, на стержне соединительного конструктивного элемента между головкой винта и первым крепежным элементом 32.
Первый крепежный элемент 18 имеет контактную поверхность 38. Контактная поверхность 38 служит для опоры контактной поверхности 36 головки 26 винта. В представленном примере выполнения контактная поверхность 38 расположена в концевом участке сквозного отверстия 26. В порядке альтернативы или дополнительно контактная поверхность 38 может представлять собой участок наружной окружной поверхности 34.
Контактная поверхность 36 выполнена закругленной в плоскости сечения, в которой лежит продольная ось X1. Контактная поверхность 38 выполнена закругленной в плоскости сечения, в которой лежит продольная ось X2. Такие закругления контактных поверхностей 36 и 38 обеспечивают плоский контакт между контактными поверхностями 36 и 38 даже тогда, когда продольная ось X1 стержня 28 и продольная ось X2 сквозного отверстия 32 проходят под углом друг к другу. Это может уменьшить (контактное) напряжение между контактными поверхностями 36 и 38. Дополнительно закругления обеспечивают возможность изменения угла между продольными осями X1, X2 при одновременном относительном движении между контактными поверхностями 36, 38 с сохранением контакта между контактными поверхностями 36, 38 во время чрезмерного натяжения крепежного устройства 10.
В частности, контактная поверхность 36 головки 26 винта имеет радиус R1. Радиус R1 проходит в плоскости, в которой лежит продольная ось X1. Контактная поверхность 38 крепежного элемента 18 имеет радиус R2. Радиус R2 лежит в плоскости, в которой проходит продольная ось X2 сквозного отверстия 32. Радиус R1 выполнен выпуклым, а радиус R2 выполнен вогнутым. Радиусы R1 и R2 могут быть примерно равными. Однако, может быть, например, так, что радиус R1 меньше, чем радиус R2. Точно так же, например, возможно, что радиус R1 является вогнутым, а радиус R2 является выпуклым.
Радиус R1 может быть больше, чем диаметр стержня 28. Величина радиуса R1 и/или радиуса R2 может лежать, например, в диапазоне между 5 мм и 25 мм, в частности, в диапазоне между 15 мм и 25 мм.
В некоторых вариантах выполнения контактная поверхность 36 и контактная поверхность 38 могут быть выполнены по меньшей мере частично конусообразными. Благодаря этому тоже может обеспечиваться плоский контакт между контактными поверхностями 36 и 38 при угловом смещении между стержнем 28 и сквозным отверстием 32.
В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере частично закругленной или конусообразной может быть выполнена только контактная поверхность 36 головки 26 винта. Это может уменьшить контактное напряжение между контактными поверхностями 36 и 38 при угловом смещении, хотя и не так сильно, как при вариантах выполнения, в которых обе контактные поверхности 36 и 38 выполнены закругленными или конусообразными.
Как можно видеть, в частности, на Фиг.3, контактная поверхность 38 первого крепежного элемента 18 может иметь форму овального кольца. Контактная поверхность 36 соединительного конструктивного элемента 16 может иметь форму круглого кольца (см. Фиг.5).
Данное изобретение не ограничивается описанными выше предпочтительными примерами осуществления. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых тоже используются идеи данного изобретения, и поэтому они подпадают под его объем защиты. В частности, данное изобретение притязает на защиту предметов и признаков зависимых пунктов формулы изобретения независимо от указанных в этих пунктах зависимостей.
Перечень ссылочных обозначений
10 крепежное устройство
12 стяжной хомут
14 емкость
16 соединительный конструктивный элемент
18 первый крепежный элемент
20 второй крепежный элемент
21 сквозное отверстие
22 первая натяжная планка
24 вторая натяжная планка
26 головка винта
28 стержень
30 резьбовой участок
32 сквозное отверстие
34 наружная окружная поверхность
36 контактная поверхность соединительного конструктивного элемента
38 контактная поверхность первого крепежного элемента
X1 продольная ось стержня
X2 продольная ось сквозного отверстия
Y продольная ось первого крепежного элемента
B ширина первого крепежного элемента