КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ ПЛАСТМАССОВУЮ ГАЙКУ
FASTENING DEVICE HAVING PLASTIC NUT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для крепления на несущем элементе, включающему в себя пластмассовую гайку, в которой имеется проходящее в осевом направлении отверстие, выполненное с возможностью пластической деформации его стенки в соответствии с контуром ввинчиваемого в него резьбового элемента с наружной резьбой, причем указанная гайка имеет корпус, вставляемый осевым перемещением в удлиненное отверстие несущего элемента и имеющий поперечное сечение, подходящее к форме удлиненного отверстия, вытянутое в первом главном направлении и позволяющее вставлять гайку в удлиненное отверстие и стопорить ее в нем путем поворота, на одном конце корпуса гайки расположена опорная головка, а между опорной головкой и корпусом выполнена промежуточная выемка, имеющая по меньшей мере одну упорную поверхность для ограничения поворота гайки.
Уровень техники
Крепежное устройство, включающее в себя пластмассовую гайку, взаимодействующую с резьбовым элементом, имеющим наружную резьбу, известно, например, из патента FR 1330461. Гайка не имеет опорной головки, что фактически ограничивает сферу применения гайки в отсутствие возможности ее стопорения. На одном из концов корпуса имеется две упорные поверхности, рассчитанные на то, чтобы прилегать к окружной кромке отверстия, ограничивая поворот гайки углом 90°, что на практике является довольно большим угловым расстоянием, поворот на который затруднителен.
Еще одно крепежное устройство раскрыто в патенте FR 1486531, в котором предложена опорная головка круглой формы, прилегающая к несущему элементу со стороны, противоположной стороне, на которой корпус стопорится после поворота гайки. В выемке, расположенной между опорной головкой и корпусом, предусмотрена по меньшей мере одна упорная поверхность, предназначенная для того, чтобы ограничивать поворот гайки углом 45°, причем поворот на такой угол остается сложным в реализации. Диаметр круглого поперечного сечения головки меньше максимального размера удлиненного отверстия, предусмотренного в несущем элементе. Поэтому это отверстие никогда полностью не закрывается, каким бы ни было положение гайки. Кроме того, круглая форма опорной головки означает невозможность быстрой проверки того, находится ли гайка в застопоренном или расстопоренном состоянии.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в создании крепежного устройства, преодолевающего указанные выше проблемы.
Предлагаемое в изобретении устройство отличается тем, что опорная головка имеет форму, подобную форме удлиненного отверстия, и поперечное сечение, вытянутое во втором главном направлении, проходящем с угловым смещением относительно первого главного направления, составляющим от 5° до 25°, а указанная по меньшей мере одна упорная поверхность выполнена таким образом, чтобы ограничивать поворот гайки относительно удлиненного отверстия углом, практически равным указанному угловому смещению, так что при застопоренной гайке головка закрывает все удлиненное отверстие.
Угловое смещение в интервале от 5° до 25° облегчает использование устройства по сравнению с известными решениями, где гайку для ее стопорения приходится поворачивать по меньшей мере на 45°. Соответствующим образом, предлагаемое в изобретении крепежное устройство позволяет сразу визуально определять, находится ли гайка в застопоренном или ином состоянии: головка гайки закрывает отверстие, расположенное в несущем элементе, только в застопоренном состоянии, т.е. после поворота гайки на угол, равный угловому смещению между главными направлениями опорной головки и корпуса, из углового положения, которое гайка занимала ранее, при введении корпуса в удлиненное отверстие.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения корпус имеет две защелкивающиеся лапки, предназначенные для фиксации гайки на несущем элементе при любом положении гайки по углу поворота относительно удлиненного отверстия и выполненные противоположно друг другу во втором главном направлении. Таким образом, гайка стопорится на несущем элементе за счет защелкивания, причем еще до поворота гайки для ее перевода в застопоренное состояние, т.е. после введения корпуса гайки в удлиненное отверстие. Перевод гайки в застопоренное состояние ведет к тому, что осевая фиксация гайки в удлиненном отверстии, к этому моменту уже созданная защелкивающимися лапками, усиливается при любом угловом положении гайки относительно этого отверстия, по мере того как опорные поверхности корпуса заходят за несущий элемент с его тыльной стороны, при этом корпус уже не выставлен по удлиненному отверстию, в отличие от состояния ввода корпуса в это отверстие. В результате разнесения защелкивающихся лапок в противоположные стороны во втором главном направлении в застопоренном состоянии гайки осевая фиксация, создаваемая защелкивающимися лапками, усиливается по сравнению с осевой фиксацией, достигаемой в других угловых положениях.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и отличительные особенности изобретения выявляются в приведенном ниже описание конкретных вариантов осуществления изобретения, рассматриваемых в качестве неограничивающих примеров и поясняемых прилагаемыми чертежами, где на фиг.1-3 в перспективе изображен вариант выполнения предлагаемого в изобретении устройства, а на фиг.4 показано устройство, изображенное на фиг.1-3, после отсечения опорной головки.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
На фиг.1-4 представлен вариант выполнения предлагаемого в изобретении крепежного устройства. Устройство в общем случае включает в себя пластмассовую гайку 10 и резьбовой элемент с наружной резьбой (на чертежах не показан) и предназначено для крепления элемента (на чертежах не показан), фиксируемого на несущем элементе 11, в котором выполнено удлиненное отверстие 12. Гайка 10 стопорится в удлиненном отверстии 12 несущего элемента 11, затем в гайку 10 с усилием ввинчивается резьбовой элемент, который формирует в ней резьбу за счет ее пластической деформации, обеспечивая прочность крепления фиксируемого элемента. Несущий элемент 11 представляет собой, например, панель или лист, толщина которой(-го) минимальна в сравнении с ее (его) другими измерениями, по крайней мере вокруг выполненного в ней (нем) удлиненного отверстия 12.
Крепежное устройство, устанавливаемое на несущем элементе 11, включает в себя пластмассовую гайку 10, в которой имеется проходящее в осевом направлении Х отверстие 13, выполненное с обеспечением пластической деформации его стенки в соответствии с контуром ввинчиваемого в него резьбового элемента с наружной резьбой. Гайки 10 этого типа также известны как гайки под саморез, а в качестве резьбового элемента может использоваться, например, шуруп для заворачивания в мягкие материалы, диаметром превышающий осевое отверстие 13 гайки 10, в результате чего при ввинчивании резьбового элемента в отверстии 13 автоматически формируется ответная резьба. Создаваемое при этом усилие, действующее в осевом направлении, обеспечивает крепление фиксируемого элемента с натягом.
Перед ввинчиванием резьбового элемента в гайку 10 сначала необходимо вставить гайку в несущий элемент 11 и затем застопорить ее. С этой целью гайка 10 имеет, с одной стороны, корпус 14, поперечное сечение которого подходит по форме к удлиненному отверстию 12, но по размерам несколько меньше формы отверстия 12, а с другой стороны - опорную головку 15, расположенную на одном конце корпуса 14, и наконец, промежуточную выемку между опорной головкой 15 и корпусом 14.
Таким образом, корпус 14 осевым перемещением вставляется в удлиненное отверстие 12 в несущем элементе 11, так что гайка 10 частично входит в удлиненное отверстие 12, пока несущий элемент 11 не совместится по меньшей мере с одним углублением 16, образующим вышеупомянутую выемку, например, двумя такими углублениями. После введения корпуса 14 гайки 10 осевым перемещением в удлиненное отверстие 12 несущий элемент 11 располагается между корпусом 14 и опорной головкой 15. Точнее, головка 15 упирается в лицевую сторону несущего элемента 11, а корпус 14, после поворота гайки с целью ее стопорения, сможет прилегать к тыльной стороне несущего элемента 11. Учитывая удлиненную форму отверстия 12, поперечное сечение корпуса 14 вытянуто в первом главном направлении Z1. Поперечная плоскость (определяющая поперечное сечение), соответствует плоскости, перпендикулярной осевому направлению Х гайки 10. Таким образом, гайку 10 можно вставить в удлиненное отверстие 12, пропустив ее корпус 14 в отверстие 12. а затем застопорить, повернув в удлиненном отверстии. Отверстие 13 начинается на стороне опорной головки 15 и проходит внутрь корпуса 14.
Головка 15 также имеет форму, подобную форме отверстия 12, и поперечное сечение, вытянутое во втором главном направлении Z2, проходящее с угловым смещением относительно первого главного направления Z1, составляющим от 5° до 25°. Поперечное сечение опорной головки 15 подобно форме удлиненного отверстия 12, но по размерам несколько больше ее.
В поперечной плоскости расположены два углубления 16, образующие соответствующие выемки и выполненные противоположно друг другу в третьем направлении Z3, проходящем с угловым смещением γ относительно первого главного направления Z1, составляющим от 5° до 25° и по знаку противоположным угловому смещению α между первым и вторым главными направлениями Z1 и Z2. Первым результатом выполнения двух углублений 16 является образование на конце корпуса 14, примыкающем к головке 15, двух опорных поверхностей 17. Когда корпус 14 выставлен по удлиненному отверстию 12, т.е. после введения корпуса 14 в отверстие и до поворота гайки 10 с целью ее стопорения, эти опорные поверхности 17 не контактируют с тыльной стороной несущего элемента 11. Однако когда корпус 14 уже не выставлен по удлиненному отверстию 12, т.е. после поворота гайки 10 с целью ее стопорения, эти опорные поверхности 17 контактируют с тыльной стороной несущего элемента 11. Этот контакт опорных поверхностей 17 с тыльной стороной несущего элемента 11 способствует стопорению гайки 10, в сочетании с фиксирующим действием защелкивающихся лапок 18, описываемых ниже. Расстояние между головкой 15 и опорными поверхностями 17 практически равно ожидаемой толщине несущего элемента 11 в области периферии удлиненного отверстия 12 или незначительно превышает эту толщину.
Вторым результатом выполнения углублений 16, образующих выемки, является образование двух боковых поверхностей 19, каждая из которых соединяет головку 15 с одной из опорных поверхностей 17. Эти боковые поверхности 19 заглублены относительно остальной поверхности корпуса 14. Каждая боковая поверхность 19 имеет в поперечной плоскости определенный профиль, так что каждая из них образует упорную поверхность для ограничения поворота гайки. Профиль состоит из трех участков: двух концевых участков 19а, 19b, которые выполнены криволинейной формы и предназначены для сопряжения остальной поверхности корпуса 14 со средним участком 19с, собственно и образующим упорную поверхность. Средний участок 19с профиля является, например, прямолинейным, и соответственно, каждая упорная поверхность является плоской. Во всех случаях каждая упорная поверхность выполнена таким образом, чтобы ограничивать поворот гайки 10 относительно удлиненного отверстия 12 углом, практически равным угловому смещению α между главными направлениями Z1 и Z2. Прилегание упорных поверхностей к кромке удлиненного отверстия 12 сочетается с прилеганием опорных поверхностей 17 корпуса 14 к тыльной стороне несущего элемента 11 и соответствует переходу гайки 10 в застопоренное состояние. Для того чтобы переместить упорные поверхности из углового положения, занимаемого гайкой 10 при введении корпуса 14 в удлиненное отверстие 12, необходимо повернуть гайку 10 на угол, определяемый упорными поверхностями. Поскольку упорные поверхности выполнены таким образом, чтобы ограничивать поворот гайки 10 относительно удлиненного отверстия 12 углом, практически равным угловому смещению α между головкой 15 и корпусом 14, при стопорении гайки 10 ее головка 15 закрывает все отверстие 12.
Возможен вариант, в котором под опорной головкой 15 может быть предусмотрено только одно углубление 16 в виде выемки. В этом случае на конце корпуса 14, соединенном с головкой 15, будет иметься только одна опорная поверхность 17, а соединять головку 15 с указанной единственной опорной поверхностью 17 будет только одна боковая поверхность 19, заглубленная относительно остальной поверхности корпуса 14. Таким образом, эта единственная боковая поверхность 19 будет образовывать только одну упорную поверхность.
Корпус 14 имеет, например, две защелкивающиеся лапки 18, предназначенные для фиксации гайки 10 на несущем элементе 11 после установки гайки 10 и при любом ее положении по углу поворота относительно удлиненного отверстия 12. Каждая защелкивающаяся лапка 18 может быть выполнена, например, в виде упругого язычка, на одном конце соединенного с корпусом 14 и выступающего по направлению к головке 15. Каждая защелкивающаяся лапка 18, например, расположена вдоль углубления 20, выполненного в корпусе 14 снаружи. Каждая защелкивающаяся лапка 18 соединена с остальной частью корпуса 14 только на одном из своих концов посредством соединительного участка 21. Изгиб соединительного участка 21, относящегося к соответствующей защелкивающейся лапке 18, возможно сопровождающийся изгибом самой защелкивающейся лапки 18, обеспечивает отвод защелкивающейся лапки 18 в соответствующее углубление 20, выполненное в корпусе 14. Соединительный участок 21 расположен под соответствующим углублением 20, что позволяет защелкивающейся лапке 18 утапливаться в корпус 14, по меньшей мере частично, во время введения гайки в отверстие. Каждая защелкивающаяся лапка 18 имеет две свободных продольных кромки и свободный конец, противоположный концу, соединяемому с остальной частью корпуса 14 соединительным участком 21. Свободный конец каждой защелкивающейся лапки 18 заканчивается головкой 22, имеющей упорную поверхность 23, расположенную практически в одной плоскости с опорными поверхностями 17, выполненными в корпусе 14. После введения корпуса 14 в удлиненное отверстие 12 с полным прохождением в это отверстие защелкивающихся лапок 18, что позволяет им упруго разжаться, вернувшись в свое исходное положение, упорные поверхности 23, выполненные на свободных концах защелкивающихся лапок 18, будут контактировать с тыльной стороной несущего элемента 11 при любом положении гайки 10 по углу ее поворота, т.е. при нахождении гайки в застопоренном или ином состоянии. Такое автоматическое вхождение в контакт после пропускания корпуса 14 и лапок 18 через отверстие 12 обеспечивает фиксацию гайки 10 на несущем элементе 11 (от выпадения) еще до поворота гайки 10 в застопоренное состояние. Лапки 18 могут быть выполнены, противоположно друг другу во втором главном направлении Z2, в результате чего создаваемая защелкивающимися лапками 18 осевая фиксация в застопоренном состоянии гайки усиливается по сравнению с другими положениями гайки по углу поворота, поскольку теперь лапки 18 в напряженном состоянии упираются в продольные края удлиненного отверстия 12.
Для облегчения отгибания защелкивающейся лапки 18 в находящееся рядом с ней углубление 20 головка 22, расположенная на свободном конце каждой защелкивающейся лапки 18, может иметь снаружи боковой участок 24. Наклон поверхности бокового участка 24 способствует переводу осевого усилия, прикладываемого к корпусу 14 во время его введения в удлиненное отверстие 12, в поперечное усилие, прикладываемое краем удлиненного отверстия 12 к защелкивающейся лапке 18.
Если отверстие 12 имеет продолговатую форму, поперечное сечение корпуса 14 может иметь продолговатую форму и размеры, меньшие размеров отверстия 12. Точно так же, поперечное сечение опорной головки 15 может иметь продолговатую форму и размеры, большие размеров отверстия 12.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, полезном с точки зрения практики применения подобных устройств, угловое смещение α равно 20°. Это значение представляет собой компромисс между стремлением поворачивать гайку на малый угол для ее перевода в застопоренное состояние и необходимостью поворота корпуса 14 гайки на угол, достаточный для обеспечения эффективной фиксации гайки 10 на несущем элементе 11.
В варианте осуществления изобретения, также не являющимся ограничивающим, корпус 14 образован оболочкой 25, которой придана подходящая форма, а конец корпуса, противоположный опорной головке 15, снабжен гнездом 26 под винт.
Также возможен второй вариант осуществления изобретения, в котором каждая защелкивающаяся лапка соединена с остальной частью корпуса по всей своей длине одной из своих продольных кромок посредством соединительной перемычки. Тогда изгиб перемычки, относящейся к соответствующей защелкивающейся лапке, обеспечит отвод защелкивающейся лапки в направлении соответствующего углубления, выполненного в корпусе.