КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО
MOUNTING ARRANGEMENT

Настоящее изобретение касается крепежного устройства, в особенности крепежного устройства, включающего в себя быстрозажимную гайку и стопорный элемент.
В области, например, монтажных технологий как альтернатива обычным гайкам известны быстрозажимные гайки, которые состоят из нескольких частей, соединяемых и закрепляемых на резьбовом стержне. Преимущество их состоит в том, что нет необходимости довинчивать их до конца резьбового стержня, а можно закрепить их непосредственно в любом месте резьбового стержня. В частности, возможно их применение при изготовлении многослойных подвесок, а также для последующего монтажа дополнительного уровня в имеющихся подвесках.
Состоящая из нескольких частей быстрозажимная гайка известна, например, из европейской заявки на патент ЕР 1016797 А2. Согласно содержанию документа ЕР 1016797 А2 в качестве быстрозажимной гайки применяют почти полностью разделенную обычную гайку, которую можно раскрыть по остающейся после разрезания перемычке с пластической деформацией в области перемычки. После раскрытия гайку можно удерживать над резьбовым стержнем в произвольном месте, а части гайки тогда можно согнуть в обратном направлении с пластической деформацией.
Еще одна состоящая из нескольких частей быстрозажимная гайка известна из патента Германии DE 102006035404 В4. Согласно документу DE 102006035404 В4 две полностью отдельные части гайки упругим образом соединяют друг с другом с помощью пружины.
Для фиксации быстрозажимных гаек, состоящих из нескольких частей, часто требуется фиксирующий (стопорный) элемент со сквозным отверстием (например, круглое отверстие в шине или в присоединяемой детали), охватывающим разрезную гайку по кругу и препятствующим таким образом нежелательному раскрытию под нагрузкой. Такой стопорный элемент показан, например, в патенте США US 4083288 А. Согласно US 4083288 А стопорный элемент выполнен в виде диска и имеет сквозное отверстие с цилиндрической центрирующей поверхностью, через которое можно провести резьбовой стержень, и коническую стопорную поверхность, фиксирующую обе части гайки.
http://www.cooperbline.com/pdf/Flvers/BA193S.pdf
Еще одна быстрозакрепляемая гайка описана в патенте Германии DE 19904293 А. По адресу http://www.tnb. com/shared/docs/kd_1_g_trapnut.pdf размещено описание компоновки (устройства) из четырех частей - двух разрезных металлических пластин с половинами резьбы, заклепкой и стопорным стержнем. Устройство в открытом состоянии удерживают на резьбовом стержне в любом месте и закрывают ее подобно ножницам. После этого плоскогубцами вдавливают стопорный стержень, навинчиванием перемещают устройство в нужное положение и затягивают трубным рычажным ключом. На Интернет-странице  или http://www.cooperindustries.com/content/dam/public/bline/Resources/Library/fly ers/BA193S.pdf находится описание решения с гайкой и пластиной, которые запрессованы друг в друга, но могут вращаться друг относительно друга, причем на каждой детали имеется половинная резьба и отверстие для резьбового стержня. Компоновку в открытом состоянии, т.е. когда отверстия на гайке и пластине ориентированы в одном направлении, удерживают в любом месте на резьбовом стержне. Затем компоновку закрывают, поворачивая гайку и пластину, и затягивают.
Задача изобретения состоит в том, чтобы создать крепежное устройство с состоящей из нескольких частей быстрозажимной гайкой и стопорным элементом, которое просто в обращении и характеризуется низкими затратами на изготовление и при этом особо надежно в применении.
Эту задачу согласно изобретению решает крепежное устройство, обладающее признаками, описанными в пункте 1 формулы. Предпочтительные формы исполнения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Крепежное устройство согласно изобретению отличается тем, что стопорный элемент в сквозном отверстии имеет переходную поверхность, примыкающую к стопорной поверхности и центрирующей поверхности и проходящую между стопорной поверхностью и центрирующей поверхностью.
Основной замысел изобретения состоит в том, чтобы предусмотреть в сквозном отверстии еще одну функциональную поверхность - переходную поверхность, которая в радиальном и/или осевом направлении (в каждом случае относительно продольной оси сквозного отверстия и/или продольной оси резьбового стержня) располагается между центрирующей и стопорной поверхностями. Изобретение заключается в том, что особой эффективности фиксации двух частей гайки можно добиться, выполняя стопорную поверхность с очень малым углом раскрытия, то есть почти цилиндрической. В этом случае стопорная поверхность воздействует на части гайки приблизительно в радиальном направлении, таким образом, что можно добиться особо высокой эффективности обжатия с резьбовым стержнем. Кроме того, однако, в процессе разработки изобретения стало ясно, что благоприятно, чтобы сквозное отверстие охватывало резьбовой стержень максимально близко к центрирующей поверхности, поскольку благодаря этому можно обеспечить надежное втягивание гайки в сквозное отверстие, без того чтобы ее перекосило, или чтобы она села на край сквозного отверстия. Необходимо отметить, что стопорный элемент, как правило, может оказывать заданное действие только тогда, когда гайка находится в сквозном отверстии, а не тогда, когда гайка находится на краю сквозного отверстия. Поэтому желательна хорошая центровка резьбового стержня и, следовательно, гайки. Предусмотренная согласно изобретению переходная поверхность позволяет благоприятным образом сочетать оба эффекта. Поскольку стопорная поверхность и центрирующая поверхность не граничат друг с другом, а отделены друг от друга переходной поверхностью, то, с одной стороны, центрирующую поверхность для особо надежного втягивания гайки можно подвести чрезвычайно близко к резьбовому стержню, но одновременно стопорную поверхность можно в целях наибольшей эффективности прижима выполнить крутой, то есть с малым углом раскрытия.
Согласно изобретению сквозное отверстие в стопорном элементе приведено в соответствие с геометрическими характеристиками гайки, что обеспечивает фиксацию гайки в стопорном элементе. Целесообразно, чтобы в пазах обеих частей гайки имелось по меньшей мере по одному витку резьбы, который бы соответствовал резьбе резьбового стержня. Резьбовой стержень может быть выполнен, например, также в форме болта и иметь по меньшей мере одну головку. Согласно изобретению обе части гайки подвижны друг относительно друга, с возможностью, чтобы гайку можно было бы открыть для радиального насаживания на резьбовой стержень, а затем снова закрыть. Резьбовой стержень можно рассматривать как часть крепежной сборки согласно изобретению, но также и как отдельное изделие.
Особенно предпочтительно, чтобы стопорная поверхность, переходная поверхность и/или центровочная поверхность были бы выполнены в виде сегментов кольца или кольца. Благодаря этому можно обеспечить особенно хорошую подачу усилия на гайку либо же особенно удобное придание направления резьбовому стержню. Постольку, поскольку стопорный элемент имеет достигающую сквозного отверстия прорезь для введения резьбового стержня в сквозное отверстие, целесообразно, чтобы указанные поверхности были выполнены в форме кольцевых сегментов с разрывом на прорези. Если прорезь отсутствует, то поверхности могут быть выполнены в форме кольца.
Кроме того, согласно изобретению угол раскрытия стопорной поверхности по меньшей мере на некоторых участках меньше, чем таковой у переходной поверхности. Это позволяет дополнительно улучшить подачу усилия. Под углом раскрытия, в частности, можно подразумевать угол, заключенный между двумя радиальными (относительно продольной оси сквозного отверстия) противоположными участками данных конкретных поверхностей. Между стопорной поверхностью и переходной поверхностью может присутствовать кант. В принципе, однако, обе эти поверхности могут переходить друг в друга и плавно. Угол раскрытия стопорной поверхности может быть, например, меньше 20°, меньше 10° или меньше 5°. В частности, он может быть по меньшей мере приближенно равен 0°. Угол раскрытия переходной поверхности может, например, составлять от 60° до 120°.
Целесообразное усовершенствование изобретения состоит в том, что быстрозажимная гайка имеет по меньшей мере одну упорную поверхность, которая ограничивает осевое втягивание быстрозажимной гайки в сквозное отверстие. Это позволяет гарантировать надежную фиксацию гайки и при особо значительных осевых нагрузках. В особо простом конструктивном исполнении упорная поверхность может быть выполнена, например, как проходящая в радиальном направлении плоскость, охватывающая стопорную поверхность и прилегающая к стопорному элементу, когда гайка согласно назначению помещена в стопорный элемент.
Особо предпочтительно, чтобы переходная поверхность была отдалена от частей гайки, когда быстрозажимная гайка прилегает упорной поверхностью к стопорному элементу, и/или стопорная поверхность прижимает части гайки к резьбовому стержню. В соответствии с этой формой исполнения, при использовании устройства согласно изобретению по назначению на половины гайки воздействует только лишь почти цилиндрическая стопорная поверхность, а выполненная с более значительным углом раскрытия переходная поверхность - нет. Это позволяет гарантировать, что даже в том случае, когда гайка полностью втянута в сквозное отверстие, стопорный элемент оказывает стопорное воздействие преимущественно в радиальном направлении, а осевая составляющая остается мала, так что сохраняется высокая эффективность стопорного воздействия. В соответствии с этой формой исполнения упорная поверхность размещена на гайке так, что она предотвращает контакт переходной поверхности с гайкой, в особенности с бортиком гайки, когда стопорная поверхность фиксирует части гайки на резьбовом стержне.
Кроме того, целесообразно, чтобы части гайки для зацепления со стопорной поверхностью обладали по меньшей мере одним бортиком. Такой бортик, который целесообразно расположить на упорной поверхности гайки, дает возможность особо хорошо прижимать стопорную поверхность, обеспечивая, таким образом особенно эффективное фиксирование при компактных размерах. В целях особенно равномерной передачи усилия бортики в каждом случае можно выполнять в виде кольцевых сегментов.
В том случае, если предусмотрен бортик, то особо предпочтительно, чтобы по меньшей мере один бортик имел контактную поверхность для контакта со стопорной поверхностью стопорного элемента, а также поверхность позиционирования, расположенную под углом к контактной поверхности. При этом угол раскрытия поверхности позиционирования больше, чем контактной поверхности, так что поверхность позиционирования можно использовать как направляющую при введении гайки в сквозное отверстие. Целесообразно выполнять контактную поверхность и поверхность позиционирования в форме кольцевых сегментов, в частности, в форме сегментов конуса.
Еще одно целесообразное усовершенствование состоит в том, что у каждой части гайки имеется по два бортика, которые располагаются на противоположных сторонах данной части гайки. В соответствии с этой формой исполнения на каждой части гайки предусмотрен верхний бортик, а на противоположной стороне - нижний бортик. Это позволяет гарантировать, что вне зависимости от направления, при монтаже гайку можно надежно застопорить, чтобы что монтажнику не приходилось следить при сборке за направлением, следствием чего становится возможным особо быстрый монтаж.
Особо предпочтительно, чтобы стопорный элемент имел прорезь для введения резьбового стержня в сквозное отверстие, простирающуюся от наружной стороны стопорного элемента до сквозного отверстия. Такое исполнение с разрезом позволяет обойтись без надвижения стопорного элемента вдоль резьбового стержня, и создается возможность поместить стопорный элемент на любое место резьбового стержня сбоку, даже если вдоль резьбового стержня уже находятся смонтированные детали.
В наиболее простой форме исполнения стопорный элемент можно изготовить плоским, например в виде подкладной шайбы. В стопорном элементе может также быть несколько сквозных отверстий. Например, в стопорном элементе может быть по меньшей мере два выполненных согласно изобретению сквозных отверстия, причем для проведения резьбового стержня через оба отверстия они должны быть соосны друг другу. В этом случае с помощью двух быстрозажимных гаек можно создать соединение резьбового стержня со стопорным элементом, которое позволяет нагружать как путем растяжения, так и путем сжатия. Предпочтительно, чтобы стопорный элемент был выполнен U-образной формы, так, чтобы он мог охватывать профильную шину, причем в этом случае в обоих противоположных друг другу плечах стопорного элемента можно расположить по одному сквозному отверстию с быстрозажимной гайкой.
Соответственно, особо целесообразно, чтобы стопорный элемент имел другое сквозное отверстие для фиксации еще одной быстрозажимной гайки с двумя частями на резьбовом стержне, причем предпочтительно, чтобы сквозное отверстие и другое сквозное отверстие были соосны друг другу. В частности для того, чтобы для обоих сквозных отверстий можно было использовать один и тот же тип гаек, можно предусмотреть, чтобы стопорные поверхности, центровочные поверхности и/или переходные поверхности обоих сквозных отверстий имели по меньшей мере приблизительно идентичные размеры. Целесообразно, чтобы контактные поверхности обоих сквозных отверстий, образующие минимальное сечение, были обращены друг к другу, так чтобы оба сквозных отверстия расширялись в направлении наружу, и/или оба сквозных отверстия были бы выполнены зеркально-симметрично друг другу. Это особенно упрощает монтаж обеих гаек на наружной стороне стопорного элемента.
Особенно простой монтаж можно обеспечить посредством шарнирного соединения обеих частей гайки друг с другом, предпочтительно с вращением шарнира вокруг по меньшей мере одной оси, проходящей вдоль пазов. Для этого можно, например, предусмотреть шарнирную перемычку, которая соединяет обе части гайки друг с другом и которая допускает пластическую деформацию. Предпочтительно, чтобы размер этой играющей роль шарнира перемычки был таков, чтобы части гайки можно было вручную прижать к резьбовому стержню и сомкнуть и чтобы одновременно при этом имелась возможность повторного применения.
Изобретение включает в себя также крепежное устройство согласно изобретению, имеющее в своем составе резьбовой стержень, проведенный через сквозное отверстие, причем стопорный элемент своей стопорной поверхностью прижимает обе части гайки в радиальном направлении к резьбовому стержню.
Более подробное пояснение изобретения дано ниже на предпочтительных примерах исполнения, которые схематически представлены на прилагаемых фигурах. На фигурах показаны:
Фигура 1: упрощенное схематическое изображение стопорного элемента крепежного устройства согласно изобретению при виде сбоку;
Фигура 2: упрощенное схематическое изображение стопорного элемента с фигуры 1 при виде сверху;
Фигура 3: крепежное устройство со стопорным элементом с фигуры 1 при виде спереди, частично в разрезе;
Фигура 4: подробное изображение области В с фигуры 3, когда гайка втянута лишь частично;
Фигура 5: подробное изображение области В с фигуры 3, когда гайка втянута полностью; и
Фигуры 6 и 7: изображения, аналогичные фигурам 3 и 4 для пояснения действия позиционирующей поверхности бортика гайки при скошенном прохождении резьбового стержня.
На фигурах 1-5 представлена одна форма исполнения крепежного устройства согласно изобретению, причем на фигурах 1 и 2 для ясности представления изображено меньше подробностей, чем на остальных фигурах. Как, в частности, изображено на фигурах 1 и 3, в состав крепежного устройства входит стопорный элемент 10, который в представленном примере исполнения выполнен в виде U-образной скобы и имеет два плеча 11 и 11', в каждом из которых имеется по одному сквозному отверстию 20 либо же 20' для резьбового стержня 1. Как видно только на фигуре 3, стопорный элемент 10 охватывает своими плечами 11 и 11' шину 70. Оба сквозных отверстия 20 и 20' располагаются соосно для размещения в них одного и того же резьбового стержня 1, и таким образом у них есть общая продольная ось 5, которая на фигурах лишь намечена. Как помимо прочего показано на фигуре 3, оба плеча 11 и 11' и/или оба сквозных отверстия 20 и 20' выполнены зеркально симметричными относительно плоскости симметрии, проходящей перпендикулярно продольной оси 5. Поэтому в дальнейшем подробно описаны только первое плечо 11 и первое сквозное отверстие 20. Вторые элементы в каждом случае имеют аналогичное строение.
Как показано на фигуре 2, в стопорном элементе 10, в плече 11, имеется прорезь 13, которая простирается от наружной стороны стопорного элемента 10 до сквозного отверстия 20. Эта прорезь позволяет надвинуть стопорный элемент 10 в радиальном направлении относительно продольной оси 5 на резьбовой стержень 1, причем резьбовой стержень 1 через прорезь 13 попадает в сквозное отверстие 20. Как видно на фигуре 3, стопорный элемент 10 в области сквозного отверстия 20 снабжен гофровым соединеним 17, предназначенным для повышения жесткости.
Как видно из фигур 3-5, крепежное устройство также включает в себя две быстрозажимные гайки 30 и 30', причем первая быстрозажимная гайка 30 расположена в первом сквозном отверстии 20, а вторая быстрозажимная гайка 30' - во втором сквозном отверстии 20'. Обе быстрозажимные гайки 30 и 30' изготовлены в основном идентично, так что ниже подробно описана только первая быстрозажимная гайка 30.
Как показано, в частности, на фигуре 3, быстрозажимная гайка 30, которая снаружи выполнена в виде многогранника, например шестигранника, состоит из двух частей 31 и 32, в которых в каждом случае предусмотрено по одному пазу 33 либо же 34. Пазы 33 и служат для размещения резьбового стержня 1, и в каждом из них имеется по участку внутренней резьбы, соответствующему резьбовому стержню 1. Обе части гайки 31 и 32 соединены друг с другом пригодной к пластической деформации перемычкой 38 с возможностью поворота. Пригодная к пластической деформации перемычка 38 позволяет пригнуть обе части гайки 31, 32 из раскрытого положения, в котором их можно в радиальном направлении надвинуть на резьбовой стержень 1, так, чтобы участки их внутренней резьбы вошли в геометрическое замыкание с наружной резьбой резьбового стержня 1, а гайка 30 была бы замкнута вдоль резьбового стержня 1.
Чтобы предотвратить нежелательное повторное расхождение двух частей гайки 31 и 32 и высвобождение резьбового стержня 1, гайку 30 на некоторых участках вводят в сквозное отверстие, например, затягивая гайку 30 или тянущей нагрузкой на резьбовой стержень 1. Как подробно изложено ниже, части гайки 31 и 32 застопорены в радиальном направлении в сквозном отверстии 20 стенкой стопорного элемента 10, так что расхождение, как правило, более невозможно. Чтобы избыточную по размеру гайку 30 можно было ввести в сквозное отверстие 20, обе части гайки 31 и 32 в каждом случае оснащены с нижней стороны имеющим форму кольцевого сегмента бортиком 61 либо же 62, причем эти бортики 61 и 62 могут входить в сквозное отверстие 20.
Чтобы гайку 30 можно было вставлять в сквозное отверстие 20 обеими сторонами, на верхней стороне гайки 30 также имеются бортики 63 и 64. Эти верхние бортики 63 и 64 выполнены зеркально-симметрично нижним бортикам 61 и 62. Поэтому ниже подробно описаны только нижние бортики 61 и 62.
Как, в частности, показано на фигуре 4, расположенная снаружи в радиальном направлении стенка бортиков 61, 62 имеет два в разной степени скошенных участка, а именно контактную поверхность 42 и позиционирующую поверхность 43, причем позиционирующая поверхность 43 примыкает к контактной поверхности 42 и располагается в осевом направлении к наружи от контактной поверхности 42. С обращенной от позиционирующей поверхности 43 стороне контактной поверхности 42 к этой контактной поверхности 42 примыкает проходящая в основном в радиальном направлении упорная поверхность 41. Эта упорная поверхность 41 ограничивает осевое перемещение вошедшей в сквозное отверстие 20 гайки 30 относительно стопорного элемента 10. В частности, расположенную соосно со сквозным отверстием 20 гайку 30 можно ввести в осевом направлении в сквозное отверстие 20 так глубоко, чтобы, как показано на фигуре 5, упорная поверхность 41 прилегала к поверхности прилегания 21 стопорного элемента 10, окружающей сквозное отверстие 20.
Контактная поверхность 42 предусмотрена для контакта со стопорной поверхностью 22 стопорного элемента 10. Она характеризуется лишь незначительным отклонением от продольного направления пазов 33, 34, т.е., от направления продольной оси 5 вставленного в них резьбового стержня 1, так что посредством воздействия клином на стопорную поверхность 22 стопорного элемента 10 на гайку 30 может воздействовать большое радиальное усилие, которое надежно прижимает части гайки 31, 32 к резьбовому стержню 1. При этом диаметр стопорной поверхности 22 и контактной поверхности 42 предпочтительно можно согласовать друг с другом так, чтобы при ввинчивании гайки 30 имелся контакт между этими поверхностями 22 и 42 и чтобы стопорный элемент 10 на верхнем канте стопорной поверхности 22 даже слегка расширялся, пока дальнейшее ввинчивание гайки 30 не будет остановлено прилеганием упорной поверхности 41 к поверхности прилегания 21, что можно обнаружить по значительному возрастанию момента затяжки.
Позиционирующая поверхность 43 сравнительно с контактной поверхностью 42 больше отклоняется от продольного направления пазов 33, 34, то есть от направления продольной оси 5 резьбового стержня 1, что означает, что у нее больше угол раскрытия. Как, в частности, показано на фигурах 6 и 7, позиционирующая поверхность 43 облегчает введение гайки 30 в сквозное отверстие 20, в особенности тогда, когда резьбовой стержень 1 перекошен относительно сквозного отверстия 20.
Как правило, в силу технологии изготовления неизбежно оказывается, что позиционирующая поверхность 43, как, в частности, показано на фигуре 4, завершается закруглением - венчиком 44. С этим венчиком 44 может быть связан тот риск неверной работы, что при перекосе и/или неправильной центровке резьбового стержня 1 венчик может уткнуться в поверхность прилегания 21 стопорного элемента 10. В этом случае не имеющий наклона конец венчика 44 оказывается посажен на также не имеющую наклона поверхность прилегания 21 стопорного элемента 10, и гайка 30 не войдет в сквозное отверстие 20 стопорного элемента 10. Это, в свою очередь, может в определенных обстоятельствах приводить к тому, что части гайки 31, 32 окажутся в недостаточной степени заблокированы от раскрытия под нагрузкой, что в определенных обстоятельствах может привести к отказу.
Во избежание этой неверной работы стопорный элемент 10, как, в частности, показано на фигуре 4, имеет в сквозном отверстии 20 в дополнение к стопорной поверхности 22 центровочную поверхность 24, которая выполнена соосной со стопорной поверхностью 22, но имеет меньший диаметр, чем стопорная поверхность 22. Функция этой цилиндрической центровочной поверхности 24 состоит в том, чтобы центрировать резьбовой стержень 1 вместе с сидящей на нем гайкой 30 относительно стопорной поверхности 22 настолько точно, чтобы даже при перекосе резьбового стержня 1 посадка венчика 44 на поверхность прилегания 21 стопорного элемента 10 была бы исключена по геометрическим причинам (ср. фигуры 6 и 7). Таким образом, гайка 30 при затягивании в любом случае входит в сквозное отверстие 20, контактная поверхность 42 и стопорная поверхность 22 правильно размещаются друг относительно друга, и таким образом удается избежать нежелательного раскрытия частей гайки 31, 32.
Между центровочной поверхностью 24 и стопорной поверхностью 22 стопорного элемента 10, как, в частности, показано на фигуре 4, предусмотрена переходная поверхность 23, причем угол раскрытия а2з переходной поверхности 23, как намечено на фигуре 3, больше, чем угол раскрытия а.22 стопорной поверхности 22. Эта переходная поверхность 23 позволяет придать центровочной поверхности 24 меньший диаметр при одновременно большей крутизне стопорной поверхности 22 и таким образом добиться особо эффективной центровки при одновременно высокой эффективности стопорения.
Как видно из фигуры 5, гайка 30 и стопорный элемент 10 имеют такие размеры, что в полностью затянутом состоянии, то есть когда упорная поверхность 41 прилегает к поверхности прилегания 21, с одной стороны, позиционирующая поверхность 43 оказывается на некотором расстоянии от стопорного элемента 10, а с другой стороны - переходная поверхность 23 оказывается на определенном расстоянии от гайки 30. Это обеспечивает реализацию стопорения обеих частей гайки 31, 32 также и в этом состоянии исключительно через контакт между стопорной поверхностью 22 и контактной поверхностью 42.
Поверхность 22, 23, 42 и/или 43 предпочтительно выполнена в форме кольца или кольцевого сегмента, в частности в форме конуса или сегмента конуса.