БЫСТРОСЪЕМНОЕ ЗАМЫКАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛИ НА ВАЛУ Российский патент 2003 года по МПК F16B2/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к замковым соединениям, которые могут быть использованы для закрепления автомобильных колес к валу балансировочного станка.

Известна скоростная гайка для балансировочного станка (патент США 4332169, G 01 M 1/02, опубл. 1.06.82), надеваемая на конец резьбового вала, на котором установлен опорный элемент, к которому поджимается колесо для балансировки. Гайка содержит корпус с двумя ручками, систему втулок с резьбовыми элементами, болтов и пружин, и выполнена с возможностью радиального перемещения резьбовых элементов к валу в зацепление с его резьбой в замкнутом положении и от вала для расцепления с его резьбой в расфиксированном положении. Однако такая гайка имеет довольно сложную конструкцию и может быть использована на ограниченном участке вала, которого недостаточно, т. к. диски колес, устанавливаемых на вал для балансировки, могут иметь различные размеры и форму, в связи с чем резьба на валу должна быть достаточно длинной.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является высокоскоростная замыкающая гайка для крепления автомобильного колеса к валу балансировочной машины (патент США 4768909, F 16 B 37/10, опубл. в 1988 г.). Гайка надевается на резьбовой вал, на котором жестко закреплен фланец для опоры колеса. Гайка содержит корпус с двумя ручками, в одном варианте имеющим выемки, в которые вставляются два сегментных элемента с внутренней резьбой, в другом варианте в него вставляются два полуокружных элемента, на каждом из которых выполнена внутренняя сегментная резьба для сцепления с резьбой вала. Элементы с сегментной резьбой с помощью штырей соединяются с диском, имеющим ручки для ручного поджатия поворотом диска сегментных элементов с помощью пружины в замкнутое на валу положение, либо поворотом диска в противоположном направлении в разомкнутое положение. Диск фиксируется к корпусу гайки крышкой. Такая гайка обеспечивает быстрое расцепление резьбовых элементов и установку гайки на валу любой длины.

Основной недостаток данной конструкции гайки заключается в том, что для нее требуется вал выполнять с резьбой по всей длине, хотя использование резьбы для создания прижимного усилия автомобильного колеса к опоре на валу происходит лишь на небольшом участке вала.

Кроме того, выполнение резьбового элемента в виде отдельных подвижных частей (сегментов) создает возможность неточного сопряжения резьбового соединения, что значительно снижает надежность его работы, приводит к заклиниванию, усложняет конструкцию, предъявляет повышенные требования к точности выполнения механизма управления резьбовыми сегментами. Недостатком также является необходимость в ручном управлении механизмом разведения резьбовых сегментов, на что требуется дополнительное время.

Таким образом, задачей изобретения является обеспечение прочного сцепления с валом, упрощение конструкции, улучшение эксплуатационных свойств и увеличение производительности за счет снижения времени на зажим и расцепление устройства.

Для решения поставленной задачи, в быстросъемном замыкающем устройстве для закрепления детали на валу, например, балансировочного станка, содержащем корпус, имеющий возможность упираться торцом в деталь на опорном элементе, с ручками и резьбовой элемент, предлагается вал выполнить гладким, корпус с ручками выполнить с резьбой на внутренней поверхности, резьбовой элемент выполнить в виде промежуточной втулки с наружной резьбой, сопрягающейся с внутренней резьбой корпуса, между промежуточной втулкой с наружной резьбой и валом расположить втулку-сепаратор, содержащую со стороны переднего торца продольный паз, а на противоположном конце - расположенные равномерно по окружности радиальные гнезда, в которых размещены подвижные фиксирующие элементы, при этом гнезда на внутренней поверхности втулки-сепаратора со стороны вала имеют отверстия, каждое диаметром меньше диаметра фиксирующего элемента, причем промежуточная втулка с наружной резьбой со стороны переднего торца имеет жестко закрепленный направляющий элемент, входящий в продольный паз втулки-сепаратора с возможностью осевого перемещения по пазу, а на противоположном конце - промежуточная втулка с наружной резьбой на внутренней поверхности имеет коническую часть, расположенную против гнезд с фиксирующими элементами, при этом подвижные фиксирующие элементы выполнены с возможностью передавать радиальные усилия на вал в зафиксированном положении, создаваемом прижимом конусной части меньшего диаметра промежуточной втулки с наружной резьбой при осевом ее смещении в направлении от переднего торца корпуса благодаря вращению корпуса в одном направлении, и выполнены расфиксированными при осевом смещении промежуточной втулки с наружной резьбой к торцу корпуса благодаря вращению корпуса в противоположном направлении.

При этом в качестве подвижных фиксирующих элементов использованы шарики.

Кроме того, втулка-сепаратор имеет выполненную заодно хвостовую часть в виде кольца большего диаметра, выступающего за пределы заднего торца устройства.

А также, жестко закрепленный направляющий элемент выполнен в виде штифта.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 изображен вид устройства в осевом разрезе в положении фиксации (зажима) на валу.

На фиг.2 - то же в расфиксированном положении.

Быстросъемное замыкающее устройство содержит направляющую втулку-сепаратор 1, резьбовой элемент в виде промежуточной втулки 2 с наружной резьбой (резьбовой втулки), корпус 3 с внутренней резьбой (в виде гайки) с ручками 4. Устройство устанавливается на вал 5 заведением на него втулки-сепаратора 1, и может свободно перемещаться по валу в расфиксированном положении. В положении фиксации корпус 3 своим передним торцом упирается в замыкаемую деталь 6 на опорном элементе 7. Втулка-сепаратор 1 (со стороны заднего торца устройства) имеет равномерно расположенные по окружности гнезда, в которых размещены шарики 8. Отверстия гнезд со стороны вала имеют диаметр, меньший диаметра шарика 8. Втулка-сепаратор 1 вставляется в резьбовую втулку 2 после установки шариков 8 и фиксируется от вращательного движения направляющим элементом в виде штифта 9, который одним концом жестко закреплен в резьбовой втулке 2, а другой конец входит в продольный паз втулки-сепаратора 1. Таким образом, резьбовая втулка 2 может перемещаться по втулке-сепаратору 1 вдоль оси в пределах продольного паза, но зафиксирована от вращения. На другом конце часть 10 внутренней поверхности резьбовой втулки 2, обращенная к шарикам 8, выполнена конической, причем угол между образующей конуса и продольной осью втулки выполнен меньше arctg μ, где μ - коэффициент трения скольжения между шариком и валом.

Таким образом, выполняется условие, при котором шарики не проскальзывают по валу от действия силы, приложенной к резьбовой втулке, и направленной в сторону большего диаметра конуса.

А также втулка-сепаратор 1 имеет хвостовую часть 11.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается на вал 5 передним торцом корпуса 3 к детали 6 и перемещается до соприкосновения с деталью 6. Удерживая втулку-сепаратор 1 за хвостовую часть 11, одновременно выполняют вращение корпуса 3 за ручки 4 в направлении, при котором корпус 3 свинчивается с резьбовой втулки 2 в сторону детали 6, которая упирается в опорный элемент 7 на валу 5. Вращение корпуса 3 в этом направлении вызывает смещение резьбовой втулки 2 в противоположном направлении, при этом она своей сужающейся поверхностью конической части 10 упирается в шарики 8 и смещает их через отверстия гнезд до соприкосновения с поверхностью вала 5. При дальнейшем движении резьбовой втулки 2 шарики 8 начинают катиться между валом 5 и поверхностью конусной части 10, передавая радиальное усилие на вал. Между шариками и валом возникают силы трения, за счет которых устройство фиксируется на валу от осевого и вращательного смещения. Причем силы трения между шариками 8 и валом 5 в сумме больше силы, направленной вдоль вала против сил трения и приложенной к этим шарикам через коническую поверхность резьбовой втулки 2, на которую это усилие передается через резьбовое соединение от корпуса 3, на который действует реактивная сила со стороны детали 6. Достигается это тем, что угол между образующей конуса и продольной осью втулки выполнен меньше arctg μ, где μ - коэффициент трения скольжения между шариком и валом.

Таким образом, выполняется условие, при котором шарики не проскальзывают по валу от действия силы, приложенной к резьбовой втулке, и направленной в сторону большего диаметра конуса.

Одновременно с фиксацией зажимного устройства на валу, при вращении корпуса 3 создается прижимное усилие, поджимающее деталь 6 к опорному элементу 7 для исключения проворачивания детали 6 на валу.

Для того, чтобы расфиксировать зажимное устройство, необходимо вращением за рукоятки 4 навинчивать корпус 3 на резьбовую втулку 2. Корпус 3 при этом перемещается в противоположную сторону от переднего торца. В начале вращения снимается прижимное усилие с детали 6 и передний торец корпуса 3 отходит от нее. Затем другой торец корпуса 3 упирается в хвостовую часть 11 втулки-сепаратора 1. При дальнейшем вращении корпуса 3 резьбовая втулка 2 начинает перемещаться к переднему торцу по втулке-сепаратору 1, перекатывая шарики 8 на больший диаметр внутреннего конуса конусной части 10. При этом усилие прижатия шариков 8 к валу 5 снимается и быстросъемное зажимное устройство, расцепляясь с валом, может свободно перемещаться вдоль его оси.

Т.е., подвижные фиксирующие элементы (шарики) 8 выполнены с возможностью передавать их радиальные усилия на вал в зафиксированном положении, созданном прижимом конусной части меньшего диаметра промежуточной втулки 2 с наружной резьбой (резьбовой втулки) в направлении от переднего торца корпуса благодаря вращению корпуса в одном направлении, и выполнены расфиксированными при осевом смещении резьбовой втулки к торцу корпуса благодаря вращению корпуса в противоположном направлении.

Таким образом, при более простой конструкции быстросъемное замыкающее устройство обеспечивает надежное закрепление детали на валу, быстрое ее фиксирование и освобождение и возможность установления в любом месте вала любой длины, что требуется для закрепления деталей различных размеров.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к замковым соединениям, которые могут быть использованы для закрепления автомобильных колес к валу балансировочного станка. Быстросъемное замыкающее устройство для закрепления детали на валу содержит корпус, имеющий возможность упираться торцом в деталь на опорном элементе, с ручками и резьбовой элемент. Вал выполнен гладким, корпус с ручками выполнен с резьбой на внутренней поверхности. Резьбовой элемент выполнен в виде промежуточной втулки с наружной резьбой, сопрягающейся с резьбой корпуса. Между втулкой с наружной резьбой и валом расположена втулка-сепаратор, содержащая со стороны переднего торца продольный паз, а на противоположном конце - расположенные равномерно по окружности радиальные гнезда, в которых размещены подвижные фиксирующие элементы. Гнезда на внутренней поверхности втулки-сепаратора со стороны вала имеют отверстия, каждое диаметром меньше диаметра фиксирующего элемента, причем промежуточная втулка с наружной резьбой со стороны переднего торца имеет жестко закрепленный направляющий элемент, входящий в продольный паз втулки сепаратора с возможностью осевого перемещения по пазу, а на противоположном конце - промежуточная втулка с наружной резьбой имеет на внутренней поверхности коническую часть, расположенную против гнезд с фиксирующими элементами. Подвижные фиксирующие элементы выполнены с возможностью передавать радиальные усилия на вал в зафиксированном положении, созданным прижимом конусной части меньшего диаметра промежуточной втулки с наружной резьбой при осевом ее смещении в направлении от переднего торца корпуса благодаря вращению корпуса в одном направлении, и выполнены расфиксированными при осевом смещении промежуточной втулки с наружной резьбой к торцу корпуса благодаря вращению корпуса в противоположном направлении. В результате упрощается конструкция, обеспечивается прочное сцепление с валом, улучшаются эксплуатационные свойства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Быстросъемное замыкающее устройство для закрепления детали на валу, содержащее корпус, имеющий возможность упираться торцом в деталь на опорном элементе, с ручками и резьбовой элемент, отличающееся тем, что вал выполнен гладким, корпус с ручками выполнен с резьбой на внутренней поверхности, резьбовой элемент выполнен в виде промежуточной втулки с наружной резьбой, сопрягающейся с резьбой корпуса, между втулкой с наружной резьбой и валом расположена втулка-сепаратор, содержащая со стороны переднего торца продольный паз, а на противоположном конце - расположенные равномерно по окружности радиальные гнезда, в которых размещены подвижные фиксирующие элементы, при этом гнезда на внутренней поверхности втулки-сепаратора со стороны вала имеют отверстия, каждое диаметром меньше диаметра фиксирующего элемента, причем промежуточная втулка с наружной резьбой со стороны переднего торца имеет жестко закрепленный направляющий элемент, входящий в продольный паз втулки сепаратора с возможностью осевого перемещения по пазу, а на противоположном конце промежуточная втулка с наружной резьбой имеет на внутренней поверхности коническую часть, расположенную против гнезд с фиксирующими элементами, при этом подвижные фиксирующие элементы выполнены с возможностью передавать радиальные усилия на вал в зафиксированном положении, созданным прижимом конусной части меньшего диаметра промежуточной втулки с наружной резьбой при осевом ее смещении в направлении от переднего торца корпуса благодаря вращению корпуса в одном направлении, и выполнены расфиксированными при осевом смещении промежуточной втулки с наружной резьбой к торцу корпуса благодаря вращению корпуса в противоположном направлении. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве фиксирующих элементов использованы шарики. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что втулка-сепаратор имеет выполненную заодно с ней хвостовую часть в виде кольца большего диаметра, выступающего за пределы заднего торца устройства. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что жестко закрепленный направляющий элемент выполнен в виде штифта.