ГАЙКА С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЖЕСТКОЙ ФИКСАЦИЕЙ ДЛЯ НАВИНЧИВАНИЯ НА ВАЛ С ЗУБЧАТОЙ РЕЗЬБОЙ Российский патент 1997 года по МПК F16B39/282 F16B39/10 

Изобретение относится к гайкам с автоматической жесткой фиксацией.

Известна гайка с автоматической жесткой фиксацией для навинчивания на вал с зубчатой резьбой, содержащая корпус и размещенный во внутренней кольцевой проточке корпуса с возможностью осевого перемещения между позициями фиксации и расфиксирования гайки кольцевой стопорный элемент, внутренняя поверхность которого выполнена с мелкими зубцами для обеспечения возможности фиксации гайки от проворота на валу.

Недостатком известной гайки является недостаточная надежность и эффективность фиксации на валу в условиях сильной вибрации.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности использования гайки в условиях сильной вибрации и надежной автоматической фиксации.

Это достигается тем, что в гайке с автоматической жесткой фиксацией для навинчивания на вал с зубчатой резьбой, содержащей корпус и размещенный во внутренней кольцевой проточке корпус с возможностью осевого перемещения между позициями фиксации и расфиксирования гайки кольцевой стопорный элемент, внутренняя поверхность которого выполнена с мелкими зубцами для обеспечения возможности фиксации гайки от проворота на валу, стопорный элемент выполнен в виде отдельных секторов, связанных между собой упругим кольцом. Корпус может быть выполнен с четырьмя продольными прорезями, равномерно расположенными по окружности, на внешней кольцевой поверхности в средней части каждого сектора стопорного элемента выполнен выступ, при этом выступы на секторах размещены в упомянутых прорезях для обеспечения взаимосвязи стопорного элемента и корпуса. Далее, на внешней поверхности каждого сектора может быть выполнен дуговой паз, упругое кольцо расположено в дуговых пазах с возможностью объединения отдельных секторов в кольцевой стопорный элемент и выравнивания их по кругу. Далее, на внутренней поверхности корпуса со стороны неопорного торца гайки может быть выполнен буртик для ограничения кольцевой проточки.

Кроме этого, корпус может быть выполнен с выступом в виде усеченного конуса, более основание которого сопряжено с торцевым участком кольцевой проточки, расположенным со стороны опорного торца гайки. Далее, гайка может быть снабжена предварительно нагруженным в радиальном направлении кольцом, размещенным в кольцевой проточке между усеченным конусом и стопорным элементом. Наружный диаметр, расположенной со стороны неопорного торца гайки реборды, ограничивающей паз на стопорном элементе, больше диаметра противоположной реборды и соответствует диаметру отверстия в корпусе в зоне буртика. Далее, в буртике может быть выполнен кольцевой паз, а гайка снабжена установленным в последнем кольцевым зажимом для предотвращения осевого перемещения стопорного элемента. Кроме того, наружная поверхность гайки может быть выполнена шестигранной, а торцы выступов на кольцевых секторах расположены за пределами граней.

На фиг. 1 изображен вид сбоку на вал с частью элемента для затягивания гайки (не показана); на фиг.2 разрез вала II-II- на фиг.1; на фиг.3 вид гайки сбоку в соответствии с первым вариантом изобретения при частичном изображении в разрезе III-III на фиг.4, на котором верхняя половина представлена в разрезе; на фиг. 4 вид сбоку на заднюю часть гайки в соответствии с первым вариантом изобретения; на фиг.5 разрез V-V на фиг.3; на фиг.6 увеличенный вид участков контакта сегментов стопорного элемента с гайкой в соответствии с фиг.5; на фиг.7 вид с пространственным разделением деталей в боковой проекции гайки в соответствии с первым вариантом изобретения, где верхняя половина представлена в разрезе; на фиг.8 вид сбоку на переднюю часть сегментов стопорного элемента согласно изображению по VIII-VIII на фиг.7; на фиг.9 и 12 вид сбоку, на котором верхняя половина представлена разрезом вала в сборе, затягиваемой детали, гайки и устройства для законтривания и расконтривания гайки в соответствии с первым вариантом изобретения соответственно в позициях фиксации и освобождения; на фиг.10 и 13 вид в разрезе X-X на фиг.9 и XIII-XIII на фиг.12; на фиг.11 и 14 - увеличенный вид участков контакта сегментов стопорного элемента с резьбой вала в позиции фиксации и освобождения соответственно; на фиг.15 вид в разрезе устройства для законтривания и расконтривания гайки в соответствии с первым вариантом изобретения; на фиг. 16 вид сбоку задней части устройства для законтривания и расконтривания гайки фиг.15 в соответствии с первым вариантом реализации; на фиг.17 вид сбоку гайки в соответствии с вторым вариантом изобретения по XVII-XVII на фиг.8, на котором верхняя половина представлена в разрезе; на фиг.18 вид сбоку обратной стороны гайки на фиг.17; на фиг.19 - разрезе XIX-XIX на фиг.17; на фиг.20 увеличенный вид участков контакта сегмента стопорного элемента с гайкой в соответствии с фиг.19; на фиг.21 вид с пространственным разделением деталей в боковой проекции гайки в соответствии с вторым вариантом изобретения, где верхняя половина представлена в разрезе; на фиг.22 вид сбоку передней части сегментом стопорного элемента по XXII-XXII на фиг.21; на фиг. 23 сегменты стопорного элемента в соответствии с вторым вариантом изобретения в расконтренной позиции; на фиг.24 и 27 вид сбоку, на котором верхняя половина представлена разрезом вала в сборе, затягиваемой детали, гайки и устройства для законтривания и расконтривания гайки в соответствии с вторым вариантом изобретения соответственно в позициях освобождения и фиксации; на фиг. 25 вид в разрезе по XXV-XXV на фиг.24; на фиг.28 разрез по XVIII-XVIII на фиг. 27; на фиг.26 29 увеличенное изображение на фиг.25 28 участков контакта сегментов стопорного элемента с резьбой вала в позиции расконтривания и законтривания соответственно; на фиг.30 вид сбоку, на котором верхняя половина представлена в разрезе, устройства для законтривания и расконтривания гайки, описанной во втором варианте изобретения; на фиг.31 вид сбоку задней части устройства для законтривания и расконтривания гайки, описанной во втором варианте изобретения.

Гайка 1 (фиг.3) с автоматической жесткой фиксацией для навинчивания на вал 105 (фиг.1) с зубчатой резьбой 115 (фиг.2) содержит корпус 2 с центральным резьбовым отверстием 3 и с внутренней кольцевой проточкой 6, на поверхности которой выполнен кольцевой буртик 8, ограничивающий кольцевую проточку.

Корпус 2 выполнен с выступом 10 в виде усеченного конуса, большее основание которого сопряжено с торцевым участком 5 кольцевой проточки 6, расположенным со стороны опорного торца гайки.

На наружной поверхности гайки выполнены четыре продольные прорези 9, равномерно расположенные по окружности. Глубина этих прорезей равна толщине корпуса 2 гайки в зоне кольцевой проточки 6. Во внутренней кольцевой проточке 6 корпуса 2 размещен с возможностью осевого перемещения между позициями фиксации и расфиксирования гайки кольцевой стопорный элемент 11, внутренняя поверхность которого выполнена с мелкими зубцами 33 (фиг.8) для обеспечения возможности фиксации гайки от проворота на валу.

Стопорный элемент 11 (фиг. 5) выполнен в виде отдельных секторов 12, связанных между собой упругим кольцом 14. В средней части каждого сектора стопорного элемента выполнен выступ 32 (фиг.8). При этом выступы на секторах 12 размещены в упомянутых прорезях 9 для обеспечения взаимосвязи стопорного элемента 11 и корпуса 2 (фиг.4).

Все секторы 12 стопорного элемента 11 выполнены с дуговыми канавками одинакового диаметра, образующими единый паз 13 для размещения в ней упругого кольца 14, позволяющего объединить отдельные сектора 12 в кольцевой стопорный элемент 11 и выравнить их по кругу (фиг.3.).

Паз 13 ограничен радиальными ребордами 15 и 16, недопускающими осевого смещения упругого кольца 14 и выхода его из паза 13.

Со стороны опорного торца гайки диаметр реборды 15 (фиг.7) превышает диаметр реборды 16 со стороны неопорного торца гайки, соответствующий диаметру радиального буртику 8. Это позволяет не допустить радиального смещения секторов 12.

В средней части каждого сектора 12 стопорного элемента 11 (фиг.8) выполнен выступ 32. Стопорный элемент 11 будет иметь четыре выступа 32, позволяющих объединить стопорный элемент 11 с гайкой 1 за счет ввода выступов 32 в прорези 9.

Стопорный элемент 11 (фиг.3) удерживается в кольцевой проточке 6 кольцевым зажимом 17, установленным в пазу 18 со стороны опорного торца гайки, чтобы препятствовать любому смещению стопорного элемента 11 в направлении из кольцевой проточки 6.

Гайка 1 (фиг.3) содержит второе кольцо 19, устанавливаемое между ребордой 16 стопорного элемента 11 и конусной поверхностью выступа 10. Это кольцо 19 предварительно напряжено в радиальном направлении для обеспечения осевого усилия, за счет которого стопорный элемент 11 будет прижат к кольцевому зажиму 17.

В случае воздействия на стопорный элемент 11 осевого усилия, последний может переместиться в кольцевую проточку 6 с указанной позиции фиксации, представленной на фиг.12, указанную позицию освобождения, представленную на фиг.9 и наоборот.

Переход с указанной позиции фиксации в позицию освобождения делится в сущности на две фазы. Первая фаза заключается в простом сталкивании напряженного кольца 19, которое перемещается вверх по конусной поверхности выступа 10, а вторая фаза заключается в замыкании стопорного элемента 11 на поверхности выступа 10 и его продвижении вверх по поверхности выступа 10. Стопорный элемент 11 состоит из четырех секторов 12, удерживаемых вместе предварительно напряженным упругим кольцом 14, причем секторы могут отклоняться в радиальном направлении друг от друга при подъеме по конической поверхности выступа 10. Результатом является увеличение внутреннего стопорного элемента 11, позволяющего разъединить мелкие зубцы 33, расположенные на внутренней поверхности различных секторов 12, с соответствующими зубцами 115, расположенными на резьбе 110 вала 105.

Вращение гайки 1, предназначенной для затягивания деталей 100 на валу 105, и перемещение стопорного элемента 11 осуществляются с помощью устройства для законтривания и расконтривания, показанного на фиг.15 и 16.

Устройство для законтривания и расконтривания 23 состоит из корпуса 24 с цилиндрической наружной поверхностью и шестигранной формой внутренней полости передней части, соответствующей шестигранной форме гайки 1. В средней части внутренняя полость имеет круглую форму и в задней части оканчивается квадратным отверстием 27, согласующимся с инструментом 28, предлагаемым торговлей.

Центральная цилиндрическая часть обжата с кольцом 29, имеющим более тонкую часть 30, которая должна прилегать к стопорному элементу 11, а также отверстие 31, предназначенное для свободного пропуска вала 105.

Расконтривание гайки на валу показано на фиг. 9, 10 и 11.

Гайка 1, предварительно помещенная в устройство 23, расконтривается на валу 105 путем нажатия и вращательного движения устройства 23.

За счет радиального перемещения упомянутых выше стопорных секторов 12, достигаемого путем нажатия тонкой частью 30 устройства 23 на стопорный элемент 11, мы достигаем разделения существующих зубцов 33 на секторах 12 стопорного элемента 11 и существующих зубцов 115 на резьбе 110 вала 105.

Ослабление давления устройства 23 вызывает радиальное перемещение секторов 12 стопорного элемента в противоположном направлении до полного совмещения существующих зубцов 33 по внутренней периферии стопорного элемента 11 с существующими зубцами 115 на резьбе 110 вала 105, как показано на фиг. 12, 13, 14.

Согласно второму варианту изобретения разделение зубцов 33 стопорного элемента 11 и зубцов 115 вала 105, достигаемое в первом варианте изобретения за счет радиального перемещения, может быть также достигнуто путем вращения секторов 12 стопорного элемента вокруг оси, проходящей перпендикулярно ему и через его центр, перпендикулярно сечению упругого кольца 14, объединяющего вместе различные секторы 12.

Этот второй вариант изобретения наглядно показан на фиг.17 33, где одинаковые элементы обоих вариантов обозначены одинаковыми позиционными номерами.

Согласно этому варианту изобретения необходимо, чтобы упругое кольцо 14, соединяющее вместе различные секторы 12 стопорного элемента 11, обладало упругостью в любом направлении, оно может быть, например, изготовлено из эластомера или геликоидальной пружины.

Как показано на фиг.17 и 18, три зубца, расположенные на каждом секторе 12 стопорного элемента 11, слегка выступают над плоскостями шестигранной наружной поверхности гайки 1. При таких условиях, если, как показано на фиг. 27 и 28, к ним прикладывается давление в осевом направлении со стороны устройства для законтривания и расконтривания, имеющего форму стандартного шестигранного торцового ключа 34, получается осевое перемещение стопорного элемента 11, имеющее горизонтальную равнодействующую осевой силы в противоположном направлении, развиваемой усилием, необходимым для того, чтобы упругое кольцо 19 поднималось вверх по конической поверхности выступа 10 гайки 1.

Следует отметить, что благодаря воздействию осевого давления на стопорный элемент 11 радиальная реборда 15, ограничивающая паз 13, в котором находится упругое кольцо 14, не касается внутренней цилиндрической поверхности кольцевой проточки 6 гайки 1, как показано на фиг.19 и 20.

В этом случае три сектора 12 стопорного элемента 11, представленные на фиг.24 и 25, могут колебаться при вращательном движении, обеспечивая высокую упругость в кольце 14 в любом направлении.

Это ведет к разделению зубцов 115 на валу 105 и существующих зубцов 33 на внутренней поверхности различных секторов 12 стопорного элемента 11, что допускает вращательное движение гайки на валу 105.

С другой стороны, ослабление давления устройства для законтривания и расконтривания, как показано на фиг.27 и 28, ведет к возникновению противоположных описанному выше перемещений и вызывает зацепление зубцов 115 на валу 105 с зубцами 33 секторов 12 стопорного элемента 11 с фиксацией гайки 1 на валу 105 благодаря выступам зубцов 32, расположенных в прорезях 9 гайки 1.

Следует отметить, что устройство 34, показанное на фиг.30 и 31, и применяемое для законтривания и расконтривания гайки 1 согласно второму варианту изобретения, является обычным стандартным торцовым ключом с шестигранной внутренней поверхностью.

Использование: в гайках с автоматической жесткой фиксацией. Сущность: гайка, предназначенная для навинчивания на вал с зубчатой резьбой, содержит стопорный элемент, внутренняя поверхность которого снабжена мелкими зубцами, обеспечивающими возможность фиксации гайки при ее вращении относительно вала. Стопорный элемент установлен в отверстии с возможностью перемещения в осевом направлении между первой позицией фиксации и второй позицией освобождения. Стопорный элемент выполнен в виде нескольких снабженных мелкими зубцами секторов, объединенных между собой упругим кольцом. Секторы стопорного элемента выполнены с выступами по их наружным поверхностям, расположенными в предусмотренных в корпусе гайки прорезях для обеспечения взаимосвязи стопорного элементами корпуса гайки. Стопорный элемент удерживается в кольцевой проточке корпуса гайки кольцевым зажимом. Такое выполнение гайки обеспечивает надежность работы в условиях сильной вибрации и надежной автоматической фиксации. 8 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Гайка c автоматической жесткой фиксацией для навинчивания на вал с зубчатой резьбой, содержащая корпус и размещенный во внутренней кольцевой проточке корпуса с возможностью осевого перемещения между позициями фиксации и расфиксирования гайки кольцевой стопорный элемент, внутренняя поверхность которого выполнена c мелкими зубцами для обеспечения возможности фиксации гайки от проворота на валу, отличающаяся тем, что стопорный элемент выполнен в виде отдельных секторов, связанных между собой упругим кольцом. 2. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен c четырьмя продольными прорезями, равномерно расположенными по окружности, на внешней кольцевой поверхности в средней части каждого сектора стопорного элемента выполнен выступ, при этом выступы на секторах размещены в упомянутых прорезях для обеспечения взаимосвязи стопорного элемента и корпуса. 3. Гайка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на внешней поверхности каждого сектора выполнен дуговой паз, упругое кольцо расположено в дуговых пазах с возможностью объединения отдельных секторов в кольцевой стопорный элемент и выравнивания их по кругу. 4. Гайка по пп.1 3, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности корпуса со стороны неопорного торца гайки выполнен буртик для ограничения кольцевой проточки. 5. Гайка по пп.1 4, отличающаяся тем, что корпус выполнен с выступом в виде усеченного конуса, большее основание которого сопряжено с торцевым участком кольцевой проточки, расположенным со стороны опорного торца гайки. 6. Гайка по пп.1 5, отличающаяся тем, что она снабжена предварительно нагруженным в радиальном направлении кольцом, размещенным в кольцевой проточке между усеченным конусом и стопорным элементом. 7. Гайка по пп.1 6, отличающаяся тем, что наружный диаметр расположенной со стороны неопорного торца гайки реборды, ограничивающей паз на стопорном элементе, больше диаметра противоположной реборды и соответствует диаметру отверстия в корпусе в зоне буртика. 8. Гайка по пп.1 7, отличающаяся тем, что в буртике выполнен кольцевой паз, а гайка снабжена установленным в последнем кольцевым зажимом для предотвращения осевого перемещения стопорного элемента. 9. Гайка по пп.1 6, отличающаяся тем, что ее наружная поверхность выполнена шестигранной, а торцы выступов на кольцевых секторах расположены за пределами граней.