ГАЕЧНЫЙ КЛЮЧ-ТРЕЩОТКА

Настоящая полезная модель относится к области применения гаечных ключей, и, говоря более конкретно, к гаечным ключам со встроенным механизмом храповика, в которых угол взаимодействия, образуемый между стопором и храповым колесом минимален, что позволяет достичь максимального усилия скручивания.
В настоящее время на рынке существует огромное количество разнообразных гаечных ключей. На фиг.фиг.1 и 2 показаны две разные конструкции гаечных ключей со встроенным механизмом храповика, изготовленных в соответствии с существующими на сегодняшний день технологиями. Согласно этим конструкциям, стопор входит во взаимодействие с храповым колесом для управления направлением вращения колеса. Весь механизм находится внутри рабочей головки ключа. Из-за того, что угол взаимодействия между колесом и стопором достаточно велик, во время работы таким гаечным ключом появляется большая неэффективная составляющая силы. Кроме того, накладная пластина, которая покрывает и удерживает на месте внутри головки храповое колесо, часто подвержена различного рода повреждениям, постоянно деформируется во время эксплуатации такого гаечного ключа, потому как она крепится к корпусу ключа винтами. На фиг.фиг.3 и 4 показана другая конструкция гаечного ключа с храповиком, изготовленного в соответствии с существующими на сегодняшний день технологиями. Согласно такой конструкции, усилие с храпового колеса на стопор передается под углами 90 и 180 градусов соответственно, при этом между касательной и стопором образуется большой угол. Во время работы таким гаечным ключом также появляется большая неэффективная
составляющая силы. Кроме того, достаточно ограниченная область приложения усилия приводит к тому, что стопор не может выдержать действия большой скручивающей силы. На фиг.фиг.5 и 6 показаны еще две конструкции гаечных ключей с храповиком, изготовленных в соответствии с существующими на сегодняшний день технологиями. Во время работы такими гаечными ключами вновь появляется большая неэффективная составляющая силы благодаря тому, что дуговая координата стопора, определяющая угол взаимодействия, также весьма ограничена. В конструкции, изображенной на фиг.5, в качестве стопора применяется стальной шарик. Такой механизм не способен выдержать скручивающего усилия большой величины. Во время работы гаечным ключом, изображенным на фиг.6, образуется достаточно большая неэффективная составляющая силы, которая приводит к тому, что храповое колесо очень быстро начинает деформироваться. На фиг.7 показана другая конструкция гаечного ключа со встроенным храповиком, изготовленного в соответствии с существующими на сегодняшний день технологиями. Согласно такой конструкции, стопор располагается в горизонтальном положении, что приводит к снижению усилия скручивания, которое может выдержать механизм, к возникновению реактивной силы, воздействующей на храповое колесо, что в конечном итоге приводит к тому, что храповое колесо постоянно деформируется. Все недостатки, присущие вышеописанным конструкциям, возникают из-за неправильного взаимного расположения стопора и храпового колеса, т.е. неправильного значения дуговой координаты.
Целью настоящей полезной модели было создание такой конструкции храпового механизма, которая бы позволила устранить все вышеописанные недостатки. В соответствии с предлагаемой моделью, центральная ось боковой полости, в которую вставляется стопор, и который под действием пружины входит во взаимодействие с храповым колесом, установленным в рабочей головке ключа, образует совместно с
горизонтальной линией, которая проходит через центр рабочей головки ключа, угол величиной примерно 8-18°. Такая конструкция позволяет значительно уменьшить угол взаимодействия между стопором и храповым колесом во время работы таким гаечным ключом, поэтому неэффективная составляющая силы может быть минимизирована.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.фиг. с 1 по 7 изображены виды сверху гаечных ключе со встроенным механизмом храповика, изготовленных в соответствии с существующими на сегодняшний день технологиями.
На фиг.8 показана деталировка конструкции гаечного ключа в соответствии с предлагаемой полезной моделью.
На фиг.9 показана конструкция зубчатой рабочей поверхности стопорного элемента в соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг.10 схематически показаны все основные составляющие силы, возникающей при взаимодействии между собой элементов механизма храповика согласно предлагаемой конструкции.
На фиг.11 изображена схема, объясняющая взаимодействие различных компонентов силы в соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг.12 схематически показана наиболее эффективная составляющая силы, возникающей при взаимодействии между собой элементов механизма храповика согласно предлагаемой конструкции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАИБОЛЕЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ИСПОЛНЕНИЯ НАСТОЯЩЕЙ МОДЕЛИ
В соответствии с фиг.8, конструкция гаечного ключа со встроенным механизмом храповика в соответствии с предлагаемой полезной моделью,
состоит из корпуса 1, храпового колеса 2, стопора 3, пружины 4, резьбовой крышки 5, кольцеобразной крышки 6 и С-образного ограничительного кольца 7.
В соответствии с фиг.фиг.8, 9 и 10, корпус 1 с одного конца соединен с рабочей головкой 11, в боковой поверхности которой выполнено отверстие 12 с внутренней резьбой 121, нарезанной от внешней боковой поверхности головки. Храповое колесо 2 имеет форму кольца, которое вставляется внутрь рабочей головки 11. На внешней боковой поверхности колеса выполнены зубья 21, расположенные через равные промежутки параллельно друг другу. По всей внутренней окружности храпового колеса также через равные промежутки между собой выполнены крупные зубья (или грани) 22. Кольцеобразная крышка 6 устанавливается сверху на рабочую головку, и удерживает на месте С-образное ограничительное кольцо 7, которое в свою очередь фиксирует в рабочей головке 11 храповое колесо 2. Стопор 3 представляет собой металлическую деталь, имеющую форму клина, вставляемую в боковое отверстие 12, и имеет зубчатую рабочую поверхность, входящую в зацепление с зубьями 21 храпового колеса 2. В задней торцевой поверхности стопора имеется углубление 32, в которое вставляется пружина 4. Винтовая крышка 5 закручивается по внутренней резьбе 121 бокового отверстия 12 в рабочую головку, удерживая на месте пружину 4 посредством углубления 51, выполненного в переднем торцевом конце винтовой крышки, в которое и вставляется задний конец пружины. В заднем торцевом конце крышки имеется шестигранное углубление 52, в которое можно вставить шестигранную торцевую головку и закрутить с помощью нее эту крышку 5 в рабочую головку 11.
В соответствии с фиг.фиг.8 и 9, зубчатая рабочая поверхность 31 стопора 3 имеет в проекции овальную форму и плавно скошена в одном направлении. После установки стопора в боковое отверстие 12 рабочей головки 11, продольная центральная ось этого бокового отверстия 12 будет
образовывать совместно с горизонтальной линией, проходящей через центр рабочей головки, угол около 8÷18°, таким образом, что будет образовываться небольшой угол взаимодействия 8 между зубчатой рабочей поверхностью 31 стопора 3 и зубьями 21 внешней боковой поверхности храпового колеса 2. Такое расположение позволяет значительно снизить величину неэффективной составляющей силы, а, следовательно, и увеличить значение эффективной составляющей.
2
2
2
В соответствии с фиг.фиг.10 и 11, после установки стопора 3 в боковое внутреннее отверстие 12 рабочей головки 11, стопор 3 будет располагаться параллельно линии L12 (продольная центральная ось бокового внутреннего отверстия). Когда L1∞L2, то храповое колесо 2 получает усилие M1, при этом M1=F5×R1, и оно передает усилие M1 на стопор 3. Следовательно, равновесное состояние достигается только тогда, когда F2=F5. Благодаря направлению силы F2, образуется два компонента силы F3 и F1, при этом F1+F2+F3-2F1×F3cosθ. Когда θ=0° и cosθ=1.
2
2
2
F1=F2+F3-2Fl×F3
F3=0 F1αF2
Когда θ>0° и cosθ<1, F1<F2, следовательно, компонент силы F3 (неэффективная составляющая силы) относительно снижается, а компонент силы F2 (эффективная составляющая силы) относительно увеличивается. Благодаря тому, что F5=F2, M1=F5×R1, достигается максимальное усилие скручивания.
Как было показано выше, если угол взаимодействия θ слишком велик, компонент силы F3 (неэффективная составляющая силы) остается увеличенным, приводя к снижению эффективности работы такого гаечного ключа, и одновременно приводя к возникновению реактивной силы F4. Эта реактивная сила F4 стремится разрушить храповое колесо 2.
В соответствии с фиг.фиг.11 и 12, когда 0<θ<90°, и следовательно 0<cosθ<1, то F3α1/F2, когда L1 и L2 образуют между собой угол θ1, и этот угол θ1 равен углу θ, то F1=F2, и передающееся в этом случае усилие
равно прилагаемому усилию без образования результирующего компонента силы (неэффективной составляющей F3). Следовательно, максимальное усилие скручивания достигается без образования реактивной силы F4, когда F3=0 и F1αF2. Кроме того, из-за того, что угол θ1=θ, θ1 находится по касательной линии, при этом достигается максимальная площадь контакта, которая подвергается действию силы. Так как M1=F5×R1, если F5=F2, то M1=F2×R1, что позволяет достичь максимального усилия скручивания, и максимальная площадь контакта, на которую приходится сила, передаваемая храповому колесу, лежит в пределах от α1 до α2, в результате чего могут образовываться другие площади поперечного сечения W1, W2 или W3. При условии, что θ1 для W2, θ2 для W2, и θ3 для W3, W2>W1>W3 потому, что θ1<θ2<θ3. Величина t - это толщина храпового колеса, поэтому A1=W1×t, A2=W2×t, A3=W2×t. Если А = единичной площади, то давление на такую единичную площадь Р равно:
Так как А2>А1>А3, то Р2>Р1>Р3. Следовательно, составляющая F2 получает для себя наилучшее направление и угол противодействия.