ИЗНОСОСТОЙКАЯ ГАЙКА И БОЛТ
WEAR RESISTANT NUT AND BOLT

Уровень техники
Обычная многогранная гайка или болт, например шестигранная гайка N, показанная на фиг.1, при завинчивании или отвинчивании приводится во вращение гнездом S инструмента, имеющим грани Н многогранника или шестигранника. Вершина или угловая линия L каждой вершины многогранной гайки N закусывается или зажимается гранью Н многогранного гнезда S инструмента. При многократном повторении этой операции углы гайки или болта изнашиваются или повреждаются, что приводит к ослаблению или проскальзыванию гайки или болта в головке, что влияет на операцию отвинчивания или завинчивания гайки или болта.
В то же время изношенная гайка или болт окисляются внешней средой и ржавеют или корродируют. Такая известная гайка или болт повреждаются или имеют плохой внешний вид.
Автор определил недостатки известных многогранных гаек и болтов и создал предлагаемые износостойкие гайку и болт.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание износостойкой гайки или болта, имеющего головку, выполненной с возможностью взаимодействия с многогранным гнездом и имеющей множество граней, сформированных по окружности на головке гайки или болта, при этом каждая грань содержит две наклонные вспомогательные плоскости (или наклонные дополнительные плоскости), соответственно наклоненные наружу, сходясь в одной точке, от противоположных вершин каждой грани, при этом каждая наклонная вспомогательная плоскость экстраполятивно определяет небольшой острый угол смещения между каждой вспомогательной наклонной плоскостью и соответствующей гранью гнезда инструмента, наложенной на каждую грань гайки или болта, и промежуточную вспомогательную плоскость, пересекающую две наклонные вспомогательные плоскости, за счет чего при повороте гнезда инструмента по часовой стрелке или против часовой стрелки одна наклонная вспомогательная плоскость гайки или болта планарно взаимодействует с каждой гранью гнезда инструмента без линейного закусывания или зажимания, для предотвращения тем самым износа или повреждения вершин гайки или болта, а также для предотвращения проскальзывания гайки или болта в гнезде при вращении.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - сечение, иллюстрирующее известную шестигранную гайку или болт во взаимодействии с шестигранным гнездом.
Фиг.2 - сечение, иллюстрирующее головку шестигранной гайки или болта по настоящему изобретению в шестигранном гнезде.
Фиг.3 - иллюстрация настоящего изобретения при вращении гнезда инструмента по часовой стрелке (R) относительно фиг.2.
Фиг.4 - иллюстрация настоящего изобретения при повороте гнезда инструмента против часовой стрелки (Rc) относительно фиг.2.
Фиг.5 - сечение головки шестигранной гайки или болта другого варианта настоящего изобретения внутри шестигранного гнезда инструмента.
Фиг.6 - иллюстрация настоящего изобретения при вращении гнезда инструмента по часовой стрелке (R) относительно фиг. 5.
Фиг.7 - иллюстрация настоящего изобретения при повороте гнезда инструмента против часовой стрелки (Rc) относительно фиг.5.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг.2-4, многогранная гайка или болт 1, выполненный с возможностью взаимодействия с многогранным гнездом S, содержит множество граней 11 (например, граней шестигранника), сформированных на окружности головки гайки или болта 1. Каждая грань 11 содержит две наклонные вспомогательные плоскости (или наклонные дополнительные плоскости) 12, соответственно наклоненные наружу, экстраполятивно определяя небольшой острый угол А1 смещения между каждой вспомогательной плоскостью и соответствующей гранью Н гнезда S инструмента, при этом каждая грань Н гнезда инструмента наложена на каждую грань 11 многогранника гайки или болта 1, и промежуточную вспомогательную плоскость (или промежуточную дополнительную плоскость) 13, поперечно пересекающуюся с двумя наклонными дополнительными плоскостями 12, в двух вписанных углах 102, при этом каждый угол 102 образован на внешнем конце каждой наклонной вспомогательной плоскости 12 и отделен от соответствующей грани Н гнезда инструмента щелью Р1 (фиг.2).
Каждая промежуточная вспомогательная плоскость 13 может быть углублением, утопленным радиально внутрь, как показано на фиг.2-4. В качестве альтернативы, промежуточная вспомогательная плоскость может быть линейной или плоской вспомогательной плоскостью 13а, как показано на фиг.5-7, и линейно пересекаться или соединяться с двумя вписанными углами 102.
Можно предусмотреть и другие модификации, поскольку разнообразие форм или контуров промежуточных плоскостей 13, 13а в настоящем изобретении не ограничивается.
Каждая наклонная вспомогательная плоскость 12 может быть выполнена как плоская или линейная (если смотреть в сечении) поверхность или может быть выполнена как выпуклая изогнутая или вогнутая изогнутая поверхность, что настоящим изобретением не ограничивается.
Небольшой острый угол А1 смещения может иметь величину в диапазоне от 2° до 30°, предпочтительно 2°-8°, но настоящим изобретением он не ограничивается.
Гайка или болт 1 могут быть многогранниками, включая шестигранник, восьмигранник, пятигранник или иметь любую другую граненую форму. Они могут использоваться как гайки или болты на транспортных средствах или в любых других отраслях промышленности.
Каждая наклонная плоскость 12 проходит между вершиной 101 многогранной гайки или болта 1 и вписанным углом 102, и каждая наклонная плоскость 12 наклонена наружу от вершины 101 в направлении средней части или участка каждой грани Н гнезда инструмента, чтобы экстраполятивно определять небольшой острый угол А1 смещения между наклонной поверхностью 12 и соответствующей гранью Н гнезда инструмента, наложенной на грань 11 многогранника, как показано на фиг.2.
Наклонная плоскость 12 также ограничена внешним концом описанной стороны 10 и внешним концом вписанной стороны 10i «треугольника», образованного точками 101, 102 и С (общий центр), как показано на фиг.2, где описанная сторона 10 определена между вершиной 101 гайки (или болта) 1 и общим центром С гайки (или болта) 1 и гнезда S инструмента, а вписанная сторона 10i образована между вписанным углом 102 и общим центром С.
Когда угол Х гнезда инструмента, вершина 101 гайки (или болта) и центр С расположены на одной прямой, описанная сторона 10 эквивалентна описанному радиусу R1 между вершиной 101 и общим центром С, а вписанная сторона 10i эквивалентна вписанному радиусу R2 между вписанным центром 102 и общим центром С.
При вращении по часовой стрелке R гнезда S инструмента описанная сторона 10 относительно поворачивается против часовой стрелки (с описанным радиусом R1) вокруг центра С на угол А2 в направлении грани Н гнезда инструмента, а вписанная сторона 10i относительно поворачивается против часовой стрелки (с описанным радиусом R2) вокруг центра С на угол А2, тем самым приводя наклонную вспомогательную плоскость 12 в совпадение с гранью Н гнезда инструмента, как показано на фиг.2, при движении от сплошных линий к штриховым. То есть, наклонная вспомогательная плоскость 12 гайки (или болта) поворачивается на небольшой острый угол А1 смещения и, в итоге, совпадает с гранью Н гнезда S инструмента.
Таким образом, наклонная вспомогательная плоскость 12 совпадает или прилегает к грани Н гнезда инструмента из положения, показанного на фиг.2, в положение, показанное на фиг.3, и при вращении гнезда S инструмента по часовой стрелке (R) гайка (или болт) 1 будут стабильно приводиться во вращение для завинчивания гайки (или болта). Поскольку наклонная вспомогательная плоскость 12 планарно совпадает или зацепляется с гранью Н гнезда инструмента в плоском контакте (а не в линейном фрикционном контакте, как это происходит в обычной гайке или болте), грани 11 многогранника гайки или болта 1 не будут изнашиваться или повреждаться, что предотвращает проскальзывание гайки (или болта) внутри гнезда S инструмента и предотвращает фрикционный износ между гайкой (или болтом) и гнездом.
Для сравнения, при вращении гнезда инструмента против часовой стрелки (Rc) из положения, показанного на фиг.2, в положение, показанное на фиг.4, гайка или болт будут отвинчиваться.
Аналогично, при вращении гнезда инструмента из положения, показанного на фиг.5, в положение, показанное на фиг.6, гайка или болт будет завинчиваться, а при вращении гнезда инструмента из положения, показанного на фиг.5, в положение, показанное на фиг.7, гайка или болт будет отвинчиваться.
Таким образом, гайка или болт по настоящему изобретению будет надежно и безопасно работать и будет хорошо защищена для увеличения срока ее службы.
Интересно отметить отношение между острым углом А1 смещения и углом А2 поворота, определяемое в результате следующего подхода или анализа.
Сравним треугольник, показанный сплошными линиями и состоящий из описанной стороны 10, вписанной стороны 10i и наклонной вспомогательной плоскости 12 между точками 101, 102 и С, как показано на фиг.2, с треугольником, показанным пунктирными линями и состоящим из «пунктирной» описанной стороны 10, вписанной стороны 10i и наклонной плоскости 12 после поворота на угол А2 поворота.
Внутренний угол А3 равен сумме величин острого угла А1 смещения и внешнего угла А4, заключенного между радиальной стороной (между углом Х гнезда инструмента и центром С) и частью грани Н гнезда инструмента, как показывает следующая формула:
А3=А1+А4
Другой внутренний угол A'3 равен сумме величин угла А2 поворота и внешнего угла А4, если смотреть на треугольник между радиальной стороной (между Х и С), «пунктирной» стороной 10 и частью грани Н гнезда инструмента, в соответствии со следующей формулой:
A'3=А2+А4
Поскольку показанный сплошными линиями треугольник, образованный стороной 10, стороной 10i и наклонной плоскостью 12 может быть при наложении равен треугольнику, образованному штриховыми линиями, образованному штриховой стороной 10, штриховой стороной 10i и наклонной плоскостью 12, внутренний угол А3 должен быть равен другому внутреннему углу A'3, согласно следующей формуле:
А3=А'3
поэтому, А1+А4=А2+А4.
Следовательно, А1=А2, что указывает на то, что острый угол А1 смещения равен углу А2 поворота.
Кстати, для проектирования острого угла А1 смещения для того, чтобы наклонная плоскость 12 совпадала с гранью Н гнезда инструмента, для стабильного планарного соединения между гранью 11 гайки (болта) и гранью Н гнезда инструмента при повороте гнезда S инструмента на угол А2, острый угол А1 смещения должен быть равен такому углу А2 поворота. То есть, чем меньше острый угол А1 смещения, тем меньше будет угол А2 поворота. Таким образом, для быстрого планарного совпадения между гайкой (болтом) и гнездом инструмента острый угол А1 смещения должен быть как можно меньшим, что позволит быстро, эффективно и надежно завинчивать или отвинчивать гайку или болт с помощью инструмента.
Соответственно, согласно настоящему изобретению предлагается гайка или болт, которые можно завинчивать или отвинчивать более безопасно и более эффективно, предотвращая проскальзывание гайки или болта относительно гнезда инструмента, и увеличить срок службы гайки или болта за счет предотвращения износа гайки или болта.
В то же время, согласно настоящему изобретению гнездо инструмента также будет защищено.
Так называемая «вспомогательная плоскость» 12, описанная выше, названа так логично, поскольку такая вспомогательная плоскость является вторичной или выделена из каждой грани 11 многогранной гайки или болта. В шестигранной гайке или болте каждая грань 11 содержит 3 участка, включая две наклонные плоскости 12 и промежуточную вспомогательную плоскость 13, поэтому в шестигранной гайке или болте имеется 18 «граней» или вспомогательных плоскостей.
В настоящее изобретение могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы сущности и объема изобретения.