КРЕПЕЖНАЯ ДЕТАЛЬ Российский патент 1996 года по МПК F16B23/00 F16B41/00 

Изобретение относится к крепежным деталям и может быть применено для соединения деталей машин в тех случаях, когда требуется затруднить неразрешенное отвинчивание или завинчивание элементов крепежа.

Известны крепежная деталь [1] состоящая из резьбовой части и головки с прямолинейным шлицем постоянной ширины, имеющим ступенчатое днище, а также шуруп [2] состоящий из резьбовой части и головки с прямолинейным шлицем постоянной ширины, имеющим выпуклое днище.

Признаки, совпадающие с настоящим изобретением:
резьбовая часть и головка со шлицем;
постоянная ширина шлица;
неплоское днище шлица.

Однако эти крепежные детали имеют прямолинейный шлиц, поэтому при работе с такими крепежными деталями возможно применение не только специального, но и обычного инструмента, что не позволяет достичь требуемого технического результата.

Известны крепежные детали, имеющие головки с однозаходными и многозаходными прямолинейными шлицами постоянной ширины, причем внутри шлицев имеются участки с нулевой глубиной [3]
Признаки, совпадающие с настоящим изобретением:
резьбовая часть и головка со шлицем;
постоянная ширина шлица;
наличие внутренних участков шлица с нулевой глубиной.

Однако, для работы с любой из этих деталей может быть использован один и тот же нестандартный инструмент, что не обеспечивает требуемого технического результата.

Наиболее близкой к предлагаемой является крепежная деталь, состоящая из резьбовой части и головки с криволинейным шлицем постоянной ширины, стенки которого образованы двумя цилиндрическими поверхностями, параллельными продольной оси крепежной детали и проходящими по разные стороны на одинаковых расстояниях от нее, причем шлиц может не иметь выходов на боковую образующую поверхность головки, а его днище может быть плоским или вогнутым [4]
Признаки прототипа, совпадающие с настоящим изобретением:
резьбовая часть и головка со шлицем;
криволинейность шлица;
постоянная ширина шлица;
пересечение криволинейной оси симметрии шлица и продольной оси крепежной детали;
неплоское днище шлица.

Недостаток прототипа заключается в том, что из-за цилиндричности боковых поверхностей шлица он имеет меньшую длину, чем шлиц в изобретении, и, следовательно, меньшую площадь боковой поверхности. Таким образом, предлагаемая крепежная деталь по сравнению с прототипом обеспечивает улучшенную фиксацию рабочего инструмента. Кроме того, прототип не имеет конструктивных особенностей, препятствующих использованию одного и того же инструмента для работы с крепежными деталями разных типов. Эти недостатки не позволяют достичь требуемого технического результата.

Во многих случаях при эксплуатации машин и механизмов требуется предотвратить несанкционированные разборку и сборку или затруднить их без существенного усложнения процессов санкционированной разборки и сборки. Технический результат изобретения заключается в затруднении неразрешенного отвинчивания или завинчивания крепежных деталей и улучшении фиксации рабочего инструмента.

Существенные признаки изобретения:
резьбовая часть и головка со шлицем;
криволинейность шлица;
постоянство ширины шлица;
пересечение криволинейной оси симметрии шлица и продольной оси крепежной детали;
неплоское днище шлица;
центрально-симметричность криволинейного шлица относительно точки пересечения продольной оси крепежной детали с плоскостью наибольшего поперечного сечения головки;
наличие участков шлица с малым заглублением, расположенных вблизи продольной оси крепежной детали;
наличие по крайней мере одного внутреннего участка шлица с нулевой глубиной, расположенного вблизи продольной оси крепежной детали.

Признаки изобретения, отличные от прототипа:
центрально-симметричность криволинейного шлица относительно точки пересечения продольной оси крепежной детали с плоскостью наибольшего поперечного сечения головки;
наличие по крайней мере одного внутреннего участка днища шлица с малым заглублением, расположенного вблизи продольной оси крепежной детали.

Под малым заглублением подразумевается глубина шлица, не превышающая его ширину.

Особый признак изобретения, являющийся частным случаем второго общего отличительного признака наличие по крайней мере одного внутреннего участка днища шлица с нулевой глубиной, расположенного вблизи продольной оси крепежной детали.

Затруднение неразрешенного завинчивания или отвинчивания крепежной детали обеспечивается специальной формы шлица, описанной совокупностью существенных признаков изобретения. Применимость стандартного инструмента затрудняется за счет криволинейности шлица и наличия участков с малой или нулевой глубиной. Высокая степень уникальности формы шлица и соответствующей ему формы нестандартного инструмента обеспечивается наличием участков днища шлица с малой или нулевой глубиной вблизи продольной оси крепежной детали, что сужает применимость нестандартного инструмента несовпадающей формы.

За счет отказа от цилиндрических стенок и переходов к центрально-симметричным стенкам площадь боковой поверхности шлица увеличена по сравнению с прототипом. Поскольку фиксация рабочего инструмента в шлице характеризуется силами трения между их поверхностями, силы трения направлены по касательной к этим поверхностям, причем трение пропорционально площади поверхности контакта, то у шлица с большей боковой поверхностью улучшена фиксация рабочего инструмента по сравнению с крепежной деталью-прототипом.

На фиг. 1-4 показаны некоторые возможные конфигурации боковых стенок и профили криволинейных шлицев; на фиг. 5-6 стандартный прямолинейный шлицы, а также профиль днища шлица крепежной детали, рассмотренной в примере конкретной реализации; на фиг. 7 один из вариантов инструментальной головки для работы с крепежными деталями, имеющими криволинейный шлиц переменной глубины.

П р и м е р. В качестве крепежной детали, соответствующей п.2 формулы (наиболее общий случай), рассмотрим винт М12 с потайной головкой и криволинейным шлицем, осевая линия которого имеет вид двух центрально-симметричных полуокружностей, радиусы которых равны половине радиуса головки винта (фиг. 5-6). В центральной части шлица имеется участок с нулевым заглублением, длина этого участка равна ширине шлица. В соответствии с требованиями для стандартного винта М12 с потайной головкой и прямолинейным шлицем постоянной глубины диаметр головки винта составляет 21,6 мм, ширина площади 3,06-3,31 мм, глубина 2,4-3,0 мм. Примем в качестве базовых средние значения ширины (3,18 мм) и глубины (2.70 мм). Даже если криволинейный шлиц не имеет выходов на боковую образующую поверхность винта, его длина не меньше длины прямолинейного шлица (фиг. 5). Если принять во внимание то, что площадь боковой поверхности криволинейного шлица в среднем окажется больше, чем соответствующая величина у прямолинейного шлица, то ширина криволинейного шлица может быть уменьшена по сравнению с прямолинейным (фиг. 5). Ширину криволинейного шлица для винта М12 примем равной 2,75 мм. Дискретность шага по глубине можно определить, исходя из высоты сужающейся части сверла, диаметр которого равен ширины криволинейного шлица. Если угол заточки сверла 120^о, то шаг по глубине шлица составит 0,80 мм. Таким образом, можно получить профиль днища криволинейного шлица с максимально возможной глубиной (фиг. 6). Если принять, что фиксирующий момент винта с криволинейным шлицем должен быть не меньше, чем у винта по ГОСТ 17475-80, то число возможных профилей днища шлица, симметричных относительно продольной оси, составит 2х7х7х7 686 вариантов. Для несимметричных профилей общее число различных вариантов составит 2²х7⁶ 470596. Для практических целей достаточно реализовать 100-1000 взаимонесовместных профилей днища, что может быть сравнительно просто достигнуто при наличии участков днища с малым заглублением (1-2 шага по глубине), примыкающих к продольной оси крепежной детали. На поверхность головки винта можно нанести несложную маркировку (например, в виде трехзначного числа), такую же маркировку следует нанести и на головку рабочего инструмента (фиг. 7).

Крепежные детали с криволинейным шлицем могут использоваться при необходимости ограничить или затруднить несанкционированный доступ к узлам или агрегатам, которые являются особо важными для надежного и безопасного функционирования сложных технических систем или представлять опасность для здоровья и жизни людей. Например, винтами с цифровой маркировкой крепятся защитные крышки горловин топливных баков летательных аппаратов. Для заправки топливом представитель экипажа передает комплект инструментальных головок обслуживающей технической смене. С помощью такого комплекта обслуживающий персонал осуществляет съем и установку защитных крышек, что затрудняет несанкционированный доступ к горловинам топливных баков и позволяет получить требуемый технический результат.

Использование: для крепления деталей с неразрешенным отвинчиванием. Сущность изобретения: крепежная деталь содержит резьбовую часть с головкой. В головке выполнен криволинейный шлиц постоянной ширины. Шлиц выполнен центрально-симметричным относительно точки пересечения продольной оси детали с плоскостью наибольшего поперечного сечения головки. Днище шлица имеет по крайней мере один участок с малым заглублением или с нулевой глубиной. Эти участки расположены вблизи продольной оси крепежной детали. Конструкция затрудняет неразрешенное отвинчивание и завинчивание крепежной детали. 1 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. КРЕПЕЖНАЯ ДЕТАЛЬ, содержащая резьбовую часть и головку с криволинейным шлицем постоянной ширины с неплоским днищем и стенками, образованными двумя поверхностями, параллельными продольной оси крепежной детали и проходящими по разные стороны на одинаковых расстояниях от нее, отличающаяся тем, что криволинейный шлиц выполнен центрально-симметричным относительно точки пересечения продольной оси детали с плоскостью наибольшего поперечного сечения головки, а днище криволинейного шлица имеет по крайней мере один участок с малым заглублением, расположенный вблизи продольной оси крепежной детали. 2. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что криволинейный шлиц имеет по крайней мере один внутренний участок с нулевой глубиной, расположенный вблизи продольной оси крепежной детали.