КРЕПЕЖНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И КРЕПЕЖНЫЙ УЗЕЛ
FASTENING ELEMENT AND FASTENING ASSEMBLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящая заявка на патент относится к крепежному элементу согласно вводной части пункта 1 формулы изобретения. Настоящее заявка относится к крепежному узлу согласно вводной части пункта 8 формулы изобретения.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Клиновые стопорные шайбы являются давно известными.
Шайбы для целей фиксации являются уже известными и обычно содержат центральное отверстие для тела болта. Обычно существует множество разных вариантов этой конструкции. Одной конкретной конструкцией является стопорная шайба, содержащая зубья на одной стороне и кулачки на другой стороне. Зубья, в общем, могут быть описаны как имеющие форму, которая позволяет им зацепляться с поверхностью головки болта, гайкой или элементом, подлежащим прикреплению. Одной возможной формой является наклонная пирамидальная форма. Зубья продолжаются радиально на поверхности стопорной шайбы. Другая сторона известных стопорных шайб может иметь может иметь кулачковый профиль. Кулачковый профиль, в общем, может быть охарактеризован как наклонная скошенная поверхность, на которой угол наклона кулачков должен быть больше, чем угол наклона резьбы болта. Кулачковый профиль продолжается радиально. Эти стопорные шайбы используются парами, при этом пара состоит из двух одинаковых шайб, однако примененных таким образом, чтобы кулачки были смежными друг с другом и зубья соответствующей другой стороны шайб были отвернуты друг от друга. Примененная правильным образом и с надлежащей жесткостью элементов, подлежащих прикреплению, и шайбами для фиксации болтового соединения, эта конфигурация обеспечивает очень безопасное и надежное прикрепление. Шайбы этого типа описаны, например, в документе DE 2 413 760.
В другом документе US 2008/0014046 A1 также описана шайба, которая предназначена для использования парами.
Из вышеприведенного следует понимать, что пара стопорных шайб, при разделении на две отдельные шайбы, может, в общем, применяться в любой конфигурации к соединению. Таким образом, напряженно работающий или неопытный пользователь может применять кулачки первой шайбы к фрикционным средствам таким, как зубья, второй шайбы, тем самым лишая соединение его клинового стопорящего эффекта. Обычно для исправления этого клиновые стопорные шайбы могут быть прикреплены, с возможностью разъема, друг к другу в правильной конфигурации, например, с помощью клея. Поскольку клей не может полностью фиксировать шайбы друг к другу, поскольку клиновый стопорящий эффект зависит от того, что кулачки могут скользить один по другому, все еще возможно отделение шайб друг от друга. Таким образом, неопытный пользователь может разделить шайбы и применить их в неверной конфигурации к резьбовому креплению.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, задачей настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, некоторых из вышеупомянутых недостатков известного уровня техники.
Таким образом, решение обеспечивается в виде крепежного элемента, содержащего
- головную секцию, выполненную с возможностью зацепления при помощи инструмента, предпочтительно имеющего шестигранную головку,
- крепежный элемент, снабженный первым концом,
- крепежный элемент, снабженный вторым концом,
- первый конец, снабженный выступающей секцией цилиндрической формы, имеющей меньший диаметр, чем головная секция и
- фланцевую секцию, имеющую внешний диаметр, который является больше, чем секция цилиндрической формы,
- в котором фланцевая секция имеет диаметр, который равен или больше, чем диаметр головной секции,
- фланцевая секция, имеющая поверхность, обращенную к первому концу и периферийную к центральной оси крепежного элемента,
в котором крепежный элемент, на секции цилиндрической формы, содержит зацепляющуюся секцию, в которой
- по меньшей мере, первый участок зацепляющейся секции содержит диаметр, который является больше, чем внешний диаметр секции цилиндрической формы,
- в котором диаметр зацепляющейся секции является значительно меньше, чем внешний диаметр фланцевой секции,
- первый участок зацепляющейся секции размещен на расстоянии от поверхности фланцевой секции, обращенной к первому концу,
так, что стопорная шайба, снабженная первым центральным внутренним диаметром, который является меньше на одном аксиальном конце стопорной шайбы по сравнению со вторым внутренним диаметром на другом аксиальном конце стопорной шайбы, будет удержана от достижения поверхности фланцевой секции при введении на секцию цилиндрической формы с ее меньшим центральным диаметром в направлении зацепляющейся секции.
Преимущество в отношении вышеупомянутого решения состоит в том, что стопорные шайбы не могут быть установлены неправильно. В частности, невозможно поместить первую шайбу неправильно на крепежном элементе. То есть, с кулачками первой шайбы в положении впритык к поверхности крепежных элементов на фланцевой секции. Зацепляющаяся секция, благодаря обеспечению зазора между шайбой и поверхностью фланцевого элемента, тем самым будет привлекать внимание пользователя, что шайба была установлена в неправильном направлении. Таким образом, пользователь будет предупрежден от скрепления соединения до понимания ошибки, или, что еще хуже, совсем без понимания его ошибки.
В другом конструктивном улучшении крепежного элемента зацепляющаяся секция предусмотрена в виде круглого выступа, периферийного к секции цилиндрической формы.
Преимущество этого конструктивного улучшения состоит в том, что шайба зацеплена одинаково вокруг секции цилиндрической формы.
В другом конструктивном улучшении крепежный элемент имеет зацепляющуюся секцию, снабженную по существу плоской верхней поверхностью и по существу перпендикулярной поверхностью продолжающейся до поверхности фланцевой секции.
Преимущество этого конструктивного исполнения состоит в том, что шайба, при неправильной установке, будет очень прочно опираться на зацепляющуюся секцию, поэтому, пользователь, пытающийся прижать шайбу к поверхности фланцевой секции, не сможет преодолеть зацепляющуюся секцию путем усилия. И также, плоская поверхность обеспечивает то, что неправильно установленная шайба будет размещена по существу параллельно с поверхностью фланцевой секции, тем самым, представляя равномерно образованный зазор, дающий хорошее указание пользователю.
В другом варианте осуществления крепежный элемент по п.1, в котором зацепляющаяся секция обеспечена в виде скошенной поверхности, идущей периферийно вокруг секции цилиндрической формы продолжающейся от поверхности фланцевой секции до секции цилиндрической формы.
Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что он является очень простым в изготовлении.
В другом варианте осуществления, фланцевая секция крепежного элемента снабжена кулачками. Таким образом, вторая стопорная шайба не обязательно должна применяться.
Крепежным элементом, согласно вышеизложенному, может быть как гайка, так и болт.
Настоящее изобретение также относится к крепежному узлу, содержащему крепежный элемент по любому из вышеизложенных конструктивных улучшений и вариантов осуществления, дополнительно содержащий, по меньшей мере, одну стопорную шайбу, в котором стопорная шайба снабжена первым диаметром на первой концевой поверхности,
в котором стопорная шайба снабжена вторым диаметром на второй концевой поверхности, противоположной первой концевой поверхности, в котором первый диаметр является меньше, чем второй диаметр, в котором, если стопорная шайба применяется с первым диаметром, обращенным к зацепляющейся секции, стопорная шайба удерживается от достижения поверхности фланцевой секции, при помощи зацепления конца с первым диаметром с зацепляющейся секцией на первом участке зацепляющейся секции.
Из этого ясно, что преимущество состоит в том, что крепежный узел будет применяться правильно благодаря взаимодействию между крепежным элементом и стопорной шайбой.
Также часть настоящего изобретения, крепежный узел, в котором имеет место соотношение между первым и вторым диаметром стопорной шайбы, толщиной шайбы, расстоянием между первым участком зацепляющейся секции и поверхностью фланцевой секции, такое, что когда упомянутая стопорная шайба применяется к цилиндрической секции крепежного элемента со вторым диаметром, обращенным к поверхности фланцевой секции, вторая концевая поверхность шайбы может быть размещена параллельно в соприкосновении с поверхностью фланцевой секции, таким образом, когда шайба применяется в этом направлении, первый участок зацепляющейся секции имеет меньший диаметр, чем точка в аксиальном направлении шайбы, на внутренней периферии, обращенной к первому участку зацепляющейся секции.
Поэтому, когда шайба применяется правильно, крепежный узел не будет показывать никакого зазора между первой шайбой и поверхностью фланцевой секции.
Крепежный узел может иметь две стопорные шайбы. Они могут быть одинаковыми. Также возможно предусмотреть, что стопорные шайбы образованы разным способом, при этом первая стопорная шайба имеет первый и второй неравный внутренний диаметр, в котором вторая стопорная шайба имеет цилиндрический внутренний диаметр, который по существу равен меньшему первому диаметру.
Преимущество этой конструкции состоит в том, что вторая стопорная шайба является более легкой в изготовлении. Шайбы могут содержать скошенные стопорные кулачки на упомянутой первой концевой поверхности.
СПИСОК ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 раскрывает пару стопорных шайб предшествующего уровня техники.
Фиг.2 раскрывает узел стопорных шайб предшествующего уровня техники.
Фиг.3 раскрывает крепежный элемент согласно первому варианту осуществления в виде гайки.
Фиг.3а раскрывает крепежный элемент предшествующего уровня техники, вместе с крепежным элементом в соответствии с первым вариантом осуществления согласно фиг.3.
Фиг.4 раскрывает часть крепежного элемента согласно второму варианту осуществления в виде гайки.
Фиг.5 раскрывает крепежный элемент согласно настоящему изобретению в виде болта.
Фиг.6 раскрывает крепежный узел с парой неправильно прикрепленных стопорных шайб.
Фиг.6а раскрывает крепежный элемент, согласно фиг.5, с парой неправильно прикрепленных стопорных шайб.
Фиг.7 раскрывает крепежный узел с парой правильно прикрепленных стопорных шайб, при этом крепежным элементом является гайка.
Фиг.7а раскрывает крепежный узел с парой правильно прикрепленных стопорных шайб, при этом крепежным элементом является болт.
Фиг.8 раскрывает стопорную шайбу, содержащую кулачки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг.1 и 2 раскрывают стопорные шайбы 32а, 32b предшествующего уровня техники, используемые в паре. Фиг.1 раскрывает пару стопорных шайб 32а, 32b, имеющую скошенную поверхность 30, или, если эта формулировка является предпочтительной, скос. Стопорные шайбы, в общем, содержат средства зацепления в форме зубьев 31 на одной стороне и средства зацепления в форме кулачков 33 на другой стороне. Стопорные шайбы 32а, 32b предназначены для использования в паре и, обычно, являются точными копиями друг друга. Единственное различие между стопорными шайбами 32а, 32b, обычно, состоит в том, что они повернуты противоположно друг к другу.
Фиг.1а раскрывает функцию зубьев 31 и кулачков 33. Зубья 31 зацепляются с головкой крепежных элементов и с обрабатываемой деталью 34, которая должна быть прикреплена. Крепежный элемент 36, в этом случае болт, имеет резьбу, которая зацепляется с резьбовым элементом 35. Угол β наклона резьбы всегда является меньше, чем угол α клина кулачков стопорных шайб. Таким образом, при отвинчивании крепежного элемента кулачки 33 соответствующих стопорных шайб 32а, 32b будут скользить вплотную друг по другу, и благодаря разности шага они будут стремиться расширить соединение больше, чем расширение из-за резьбы. С помощью этой конфигурации соединение надежно застопорено.
Зубья 31 могут иметь, в общем, любую конфигурацию для возможности зацепления. Показанная конфигурация имеет наклонную пирамидальную форму, в которой наклонные зубья 31 зацепляются с помощью своей более крутой стороны к головке болта 34 или обрабатываемой детали 35. Возможны другие конфигурации зубьев 31. Например, зубья 31 могут иметь конфигурацию с однородной пирамидальной формой. Зубья 31 также могут иметь трапециевидную форму. Важно, чтобы зубья 31 имели жесткость, которая превосходит головку болта и обрабатываемую деталь 35. Причина этого состоит в том, что зубья 31 должны быть способны к зацеплению с материалом, с которым они смежно размещены, для достижения стопорящей функции. Иначе зубья могут быть уплощены посредством импульса при скреплении соединения, или скольжении по более твердой смежной поверхности. Таким образом, стопорная шайба 32а перемещается с крепежным элементом 36 при скреплении соединения, и стопорная шайба 32b все еще поддерживается на обрабатываемой детали 35.
Кулачки 33 могут быть описаны как клинья, в качестве примера этого см. фиг.2. Обычно кулачки 33 имеют более крутую поверхность и наклонную поверхность. Таким образом, при скреплении друг с другом, соответствующие стопорные шайбы 32а, 32b могут иметь их соответствующие кулачки 33, размещенные смежно друг к другу. Стопорение достигается за счет клиновой формы кулачков 33. При закреплении, крепежный элемент 36 отвинчивается, например, за счет вибраций или пользователем, зубья 31 стопорных шайб 32а, 32b зацепляются с головкой крепежных элементов и элементом 35, который является прикрепленным. Таким образом, стопорная шайба 32а стремится следовать перемещению в направлении вращения крепежного элемента 36, и другая шайба 32b стремится поддерживаться в положении посредством ее соответствующих зубьев 31, зацепленных с обрабатываемой деталью 16. Кулачки 33 скользят друг по другу, на их наклонной поверхности, таким образом, стремясь к расширению болтового соединения в продольном направлении крепежного элемента 36, за счет наклона, угла α клина, поверхности кулачков при скольжении в направлении открепления. Это расширение фиксирует и предупреждает открепление крепежного элемента. Таким образом, кулачки 33 мешают стопорным шайбам 32а, 32b перемещаться в направлении отворачивания болта.
Различие между зубьями 31 и кулачками 33, в общем, могут быть описаны в том, что зубья предназначены для взаимодействия с другой зубчатой поверхностью, в то время как кулачки 33 специально предназначены для взаимодействия друг с другом на соответствующей стопорной шайбе. И кулачки 33 должны иметь клин с углом конкретной конфигурации, как указано выше, и как видно на фиг.1а. И далее, зубья должны иметь способность предупреждать скольжение шайбы по поверхности, к которой прижаты зубья. Предпочтительно, что зубья должны зацеплять поверхность, к которой они прижаты таким образом, чтобы при отвинчивании соединения крутая поверхность зубьев неоднородной формы находилась в противоположном направлении отвинчивания. Это означает, что крутая поверхность зубьев должна быть размещена в противоположном направлении отвинчивания. То есть, противоположно кулачкам, которые должны всегда иметь свою крутую поверхность в направлении отвинчивания.
Фиг.3 раскрывает первый вариант осуществления крепежного элемента 1, в виде гайки. Обычно гайка снабжена шестигранной головной секцией 6 для того, чтобы она могла быть зацеплена с помощью инструмента, например, гайковертом. Следует понимать, что шестигранная форма не является обязательной. Болт для шестигранного ключа с шестигранным углублением также является возможным, а также другие подобные конфигурации такие, как торговой марки Torx. Кроме того, гайка имеет первый конец 7 и второй конец 8. Первый конец снабжен выступающей секцией 3 цилиндрической формы. Секция 3 цилиндрической формы продолжается от поверхности 5 на фланцевой секции 4 гайки. Цилиндрическая секция 3 предусмотрена для гайки с тем, чтобы направлять стопорную шайбу 17, 18, см. фиг.8, которая должна быть использована с гайкой 1. При переходе между секцией 3 цилиндрической формы и поверхностью 5 фланцевой секции 4, предусмотрена зацепляющаяся секция 2. Зацепляющаяся секция 2 может иметь форму, которую имеет плоская поверхность 2b, трансверсальная к центральной линии гайки 1, как на фиг.3. Более крутая сторона 9 зацепляющейся секции 2 соединяет эту секцию с поверхностью 5 фланцевой секции 4. Для зацепляющейся секции 2 обязательно иметь больший диаметр, чем цилиндрическая секция 3, по меньшей мере, на первом участке 2а. Зацепляющаяся секция 2', конечно, может иметь другие формы для того, чтобы соответствовать цели настоящего изобретения, например, она может иметь скошенную форму поверхности, которая видна на фиг.4. На фиг.4 скошенная поверхность зацепляющейся секции 2' продолжается под углом от цилиндрической секции 3 к поверхности 5 фланцевой секции 4. Назначение скошенной поверхности следует толковать широко, подразумевая наклонную поверхность. Первый участок 2а' на зацепляющейся секцией 2' со скошенной гранью будет представлять собой воображаемую точку, в которой неправильно установленная стопорная шайба приходит в контакт с зацепляющейся секцией 2' со скошенной поверхностью.
Секция 3 цилиндрической формы имеет функцию, также в дополнение, к направлению стопорных шайб 17, 18, которые должны быть применены, см. фиг.8. Дополнительная функция секции цилиндрической формы состоит, в частности, с вариантом осуществления гайки 1, в удержании шайб 17, 18 на гайке. В целом, обычная гайка не будет фиксировать или удерживать какие-либо шайбы. Но, за счет обеспечения секции 3 цилиндрической формы, шайбы могут удерживаться на гайке 1. Таким образом, гайка и стопорные шайбы 17, 18 могут быть обеспечены для пользователя в виде узла, с шайбами, установленными на гайке 1 через посредство секции 3 цилиндрической формы. Но более важно, когда пользователь применяет стопорные шайбы 17, 18 к соединению, он может сначала приложить шайбы к гайке 1, тем самым нет необходимости удерживать их на месте на гайке при сборке частей, подлежащих скреплению вместе.
На фиг.3а может быть видно сравнение между крепежным элементом в соответствии с предшествующим уровнем техники, слева, и крепежным элементом 1, согласно первому варианту осуществления, справа. Вышеупомянутая фиг.3 представляет собой сечение крепежного элемента, находящегося справа на фиг.3а.
Хотя вышеприведенное описание обсуждает гайку 1, следует понимать, что можно спроектировать болт или резьбовой болт 1' таким же образом для достижения цели настоящего изобретения. Пример этого раскрыт на фиг.5, на которой раскрыт резьбовой болт или болт. При этом резьба 21 раскрыта на теле 20 болта. Все другие признаки болта 1" остаются такими же, как и в предыдущих примерах гайки 1 с плоско обработанной зацепляющейся секцией 2, и гайки 1' с наклонно обработанной зацепляющейся секцией 2. Следует понимать, что диаметр резьбы 21 является меньше, чем диаметр продолжающейся секции 3 болта 1".
Фиг.6 раскрывает крепежный узел 25 с гайкой 1, как описано выше, и кроме того имеет первую и вторую стопорную шайбу 17, 18. Первая стопорная шайба 17 была установлена в неправильном направлении. Поэтому, первая стопорная шайба 17 опирается с первым диаметром 10 на плоскую поверхность зацепляющейся секции 2 гайки 1. Это приводит к образованию зазора 19, который мешает поверхности 15 стопорной шайбы 17 достичь поверхности 5 фланцевой секции 4 гайки. Этот зазор 19 соответствует расстоянию 9, которое будет возникать, когда стопорная шайба 17 установлена с неправильным концом 13 к поверхности 5 фланцевой секции 4 крепежного элемента 1, 1' и 1". На этой фиг.6 вторая шайба 18 наложена правильно. Но поскольку первая шайба 17 была установлена с ее кулачками 22 в неправильном направлении, никакого клинового стопорящего эффекта не может возникать. Фиг.6а раскрывает точно такой же крепежный узел 25, но для болта 1".
Фиг.7 раскрывает узел 25 стопорных шайб согласно фиг.6, когда стопорная шайба 17 установлена правильным образом. В этой конфигурации стопорная шайба 17 может быть размещена смежно с поверхностью 5 фланцевой секции 4 гайки 1. Это обусловлено тем, что второй диаметр 11 шайбы 17 является больше, чем диаметр зацепляющейся секции 2, таким образом, шайба 17 выполнена с возможностью вмещения зацепляющейся секции без существенного контакта с ней. Вторая шайба 18 имеет то же самое положение, как на фиг.6. Обычно кулачки 22 шайб 17, 18 находятся в контакте на границе взаимодействия между двумя раскрытыми шайбами 17, 18. Фиг.7а относится к правильному расположению болта 1", все общие признаки подобны тому, как и при раскрытии крепежного узла согласно фиг.7.
Таким образом, имеет место конкретное соотношение между первым 10 и вторым 11 диаметром стопорной шайбы 17, толщиной Т шайбы, расстоянием между первым участком 2а зацепляющейся секции 2 и поверхностью 5 фланцевой секции, такое, чтобы когда упомянутая стопорная шайба применяется к цилиндрической секции 3 крепежного элемента со вторым диаметром, обращенным к поверхности 5 фланцевой секции 5, вторая концевая поверхность шайбы может быть размещена параллельно контакту с поверхностью 5 фланцевой секции 4, поэтому, когда шайба прикладывается в этом направлении, первый участок 2а зацепляющейся секции 2 имеет меньший диаметр, чем точка в аксиальном направлении шайбы на внутренней периферии, обращенная к первому участку 2а зацепляющейся секции 2. То есть, точка на периферии внутри отверстия шайбы, которая заканчивает плоскость первого участка 2а, когда шайба опирается на поверхность 5 фланцевой секции 4, имеет больший диаметр, чем первый участок 2а. Поэтому первый участок 2а не может препятствовать введению шайбы 17 при размещении в правильном направлении цилиндрического участка 3. И далее, толщина Т шайбы 17 должна позволять это, поэтому первый участок 2а не должен находиться на большем расстоянии от поверхности 5 фланцевой секции, чем толщина шайбы 17.
Шайбы 17, 18 крепежного узла 25 раскрыты на фиг.8, показывающей, что первый диаметр 10 меньше, чем второй диаметр 11. Обычно меньший диаметр 10 размещен на той же концевой стороне 12, что и кулачки 22 шайбы 17, 18. На другой стороне обычно находится фрикционное зацепляющее средство, обычно в виде зубьев, как описано выше с учетом фиг.1-2.
Следует понимать, что фланцевая секция 4 должна имеет размер, сравнимый с головной секцией 6, которая может отличаться от фиг.3-7, с разными конструктивными исполнениями, обсуждаемыми выше. Следует понимать, что фланцевая секция применяется для увеличения поверхности 5 крепежного элемента 1, 1', 1", который может зацеплять стопорную шайбу. Но, таким образом, фланцевая секция 4, в общем, имеет диаметр, который является больше, чем диаметр наименьшей периферийной окружности головной секции 6, видимой в аксиальном направлении гайки. Но, в случае применений таким образом, требуется, чтобы фланцевая секция могла иметь такой же диаметр, как и проведенная окружность, касающаяся всех вершин шестиугольной головной секции, или окружности, которая равна головной секции 6, когда головная секция является круглой.
Возможны другие конфигурации зацепляющейся секции 2 в пределах объема настоящего изобретения, поэтому, например, зацепляющаяся секция 2 не обязательно должна быть периферийной в отношении гайки или болта. Она может состоять из узлов выступающих зацепляющихся секций, которые окружают гайку или болт, хотя с секциями, в которых нет зацепляющейся секции.
В отношении продолжения секции 3 цилиндрической формы гайки 1, 1', следует понимать, что фиг.7 представляет пример подходящего продолжения этой секции 3. То есть, что две шайбы 17, 18, при правильном размещении на гайке 7, в той или иной степени, имеют толщину с возможностью нахождения на одном уровне с продолжением секции 3 цилиндрической формы. Следует понимать, что продолжение, которое раскрыто на фиг. 7а для соответствующего болта 1", также применимо для болта 1'. То есть, продолжение секции 3 цилиндрической формы гайки 1, 1' не обязательно должно продолжаться с возможностью нахождения на одном уровне с шайбами 17, 18, когда применяются правильным образом, но могут быть короче. Однако следует также понимать, что продолжение секции 3 цилиндрической формы может быть больше, чем толщина двух шайб 17, 18, когда применяются правильным образом. Имеет место определенный порядок разных секций 3, 2, 4 и 6. Этот порядок ясно виден, например, на фиг.6а в отношении болта 1". И также ясно видно, например, на фиг.7 для соответствующей гайки 1'. Порядок разных секций также может быть изучен на фиг.3.
Из фиг.5, 6а и 7а ясно, что болт 1" является болтом, предназначенным для использования с соответствующим резьбовым элементом. Это означает, что болт не является самонарезным.