САМОСТОПОРЯЩАЯСЯ ГАЙКА Российский патент 2004 года по МПК F16B39/284 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для крепления конструктивных элементов в машинах и механизмах, в частности в автомобилях.

Известна самоконтрящаяся гайка, содержащая корпус с выполненными в его верхней части сквозными пазами и защитный колпачок с ребрами, размещенными в упомянутых пазах, высотой, превышающей длину паза и армированным металлическим кольцом (см. a.c. №1442729, 6 F 16 В 39/284, 19/34, 07.12.88). Однако данная конструкция имеет недостаток, а именно при многократном ввинчивании-отвинчивании болта резьба, которую болт нарезает в ребрах колпачка, "разрабатывается", в ней появляется зaзop, он все менее компенсируется силами упругости колпачка, и эффект торможения падает.

Известна самоконтрящаяся гайка, содержащая корпус с цилиндрической коронкой, внутри которой установлен стопорный элемент, выполненный в виде двух концентрично установленных колец с различным модулем упругости и упирающийся в буртик, причем внутреннее кольцо, имеющее больший модуль упругости, выполнено разрезным, а охватывающее его кольцо имеет длину, меньшую длины внутреннего кольца.

Известна также самоконтрящаяся гайка, наиболее близкая по технической сути к заявляемому решению и принятая в качестве прототипа, в которой охватывающее кольцо стопорного элемента выполнено в виде упругого колпачка, надетого на внутреннее кольцо стопорного элемента с торцовой стороны гайки и прижатого к этому кольцу буртиком цилиндрической коронки гайки таким образом, что образуется дополнительный торцевой упругий элемент. Упругий колпачок может быть выполнен с полостью, выступающей над цилиндрической коронкой гайки в ее торцовой части, снабжен прокладкой, расположенной во внутренней торцевой части полости, а полость заполнена вязким материалом. Кроме того, внутреннее стопорное кольцо может быть выполнено с одним или несколькими пазами, расположенными в непараллельных к осевой линии плоскостях, в частности перпендикулярно к ней, и имеющими глубину, меньшую наружного диаметра стопорного кольца, пазы могут быть выполнены с разных сторон стопорного кольца, а указанное кольцо может быть составным из нескольких колец, соосно установленных в коронке и упругом колпачке гайки и имеющих разный модуль упругости, уменьшающийся по направлению к торцу коронки гайки, причем модуль упругости материала колпачка наименьший из них (патент России №2069280, 6 F 16 B 39/284).

Однако данная конструкция имеет недостатки, в частности люфт, появляющийся со временем в стопорном элементе, а также вредное влияние окружающей среды на резьбу снижают надежность резьбового соединения и его эффективность. Кроме того, упругий колпачок, надетый на внутреннее стопорное кольцо и прижатый к этому кольцу буртиком коронки гайки, во время эксплуатации подвергается значительным растягивающим усилиям и в месте защемления его буртиком коронки имеет значительный перегиб, где со временем разрывается, а гайка теряет значительную часть своих стопорных свойств, исчезает важная функция колпачка - защита резьбы от атмосферного воздействия без возможности ее восстановления без замены всей гайки. Кроме того, размещение двух концентрично расположенных элементов - колпачка и стопорного кольца внутри коронки сложно по технологии, особенно в гайках малых размеров, которые являются наиболее распространенными, в частности, в автомобилестроении. Это приводит к уменьшению размеров внутреннего стопорного кольца, а также известный недостаток гаек с упругим стопорным кольцом - высокие преобладающие моменты и трудоемкость при завинчивании в данной конструкции еще более усиливается, что в свою очередь приводит к их быстрому износу, прорезанию резьбой и поломке. Гайка становится неремонтопригодной и подлежит быстрой утилизации. Таким образом, данная конструкция не обладает достаточной надежностью и долговечностью, имеет ограниченные функциональные возможности.

Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности, долговечности резьбового соединения, снижение трудоемкости при эксплуатации, монтаже-демонтаже гайки.

Указанная цель достигается тем, что в гайке, содержащей корпус, коронку, размещенный внутри нее упругий стопорный кольцеобразный элемент и упругий защитный колпачок, стопорный элемент и защитный колпачок установлены в гайке с возможностью замены, коронка оснащена сквозными пазами, в которых размещены ребра стопорного кольца, причем их высота меньше высоты пазов коронки гайки, стопорное кольцо оснащено со стороны наружного торца сквозными пазами и выступает своей наружной торцовой частью за торец коронки гайки, при этом внутренний диаметр стопорного кольца в выступающей наружной торцовой части меньше внутреннего диаметра резьбы гайки, но больше или равен наружному диаметру резьбы гайки, а внутренний диаметр стопорного кольца в части, размещенной внутри коронки, больше внутреннего диаметра резьбы гайки, стопорное кольцо закреплено в пазах коронки гайки при помощи усиков, отгибаемых от коронки внутрь ее пазов после установки в пазы ребер стопорного кольца, упругий защитный колпачок выполнен съемным и установлен с натягом на коронке гайки с возможностью охвата и поджима наружной торцовой части стопорного кольца, выступающей за пределы коронки. Наружная поверхность коронки гайки имеет шестигранную форму.

Отличительные признаки самостопорящейся гайки не известны ни в аналогах, ни в прототипе и обеспечивают новый положительный эффект, т.е. соответствуют критерию “новизна” и “существенные отличия”.

На фиг.1 показана самостопорящаяся гайка, разрез А-А, на фиг.2 - то же, разрез Б-Б, на фиг.3 - вид В, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1 в варианте размещения элементов прорезной коронки стопорного кольца напротив пазов коронки гайки.

Самостопорящаяся гайка содержит корпус 1 с коронкой 2, внутри которой установлен стопорный элемент, выполненный в виде внутреннего стопорного кольца 3, и наружный охватывающий упругий колпачок 4, надетый на внутреннее кольцо стопорного элемента и коронку гайки и с напряжением под действием собственной упругости прижатый к ним. Дополнительное напряжение колпачка вызвано тем, что его внутренний диаметр меньше наружного диаметра коронки гайки, а торцовая его часть выполнена фасонной формы, что способствует надежному удержанию его на коронке и позволяет обеспечить дополнительный поджим выступающей части стопорного кольца. Стопорное кольцо 3 оснащено в нижней торцовой части ребрами 5, которые размещены в сквозных пазах 6 коронки.

От выпадения стопорное кольцо зафиксировано в пазах 6 при помощи усиков 7, которые отгибаются от коронки внутрь пазов. Стопорное кольцо установлено в коронке таким образом, что его наружная торцовая часть 8 выступает над коронкой на 3-4 шага резьбы гайки. На наружной торцовой части стопорное кольцо снабжено сквозными пазами 9, которые способствуют большей гибкости наружной торцовой части стопорного кольца при навинчивании гайки на охватываемую деталь, например болт. При этом наружная торцовая часть стопорного кольца имеет форму прорезной коронки. Усики 7 легко отжимаются в случае необходимости слесарным инструментом или спиливаются, что позволяет обеспечить заменяемость стопорного кольца.

Для снижения усилия при завинчивании гайки, более эффективного использования сил упругости кольца при увеличении при этом его долговечности, надежности без ухудшения эффекта самостопорения сквозные пазы в стопорном кольце могут быть выполнены таким образом, что элементы выступающей наружной торцовой части стопорного кольца (в форме прорезной коронки) расположены напротив пазов коронки гайки, имеют ширину не больше ширины этих пазов и возможность радиального перемещения в пазах коронки гайки при изгибе во время навинчивания гайки на охватываемую деталь.

Самостопорящаяся гайка работает следующим образом.

При навинчивании гайки, например, на болт резьба болта нарезает резьбу в теле стопорного кольца 3 на его наружной торцовой части 8. При этом кольцо вследствие наличия пазов 9 разжимается и разжимает упругий колпачок. В прототипе и аналогах охватываемая деталь встречает сопротивление со стороны стопорного кольца уже при прохождении внутри коронки гайки, так как уже там стопорное кольцо имеет внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра резьбы гайки. Это приводит к высоким затратам энергии при дальнейшем завинчивании гайки. И эти повышенные затраты происходят вплоть до того момента, пока болт не займет конечное положение, выдвинувшись своей торцовой частью над коронкой гайки на 3-4 шага резьбы, как требуют нормативы на резьбовые соединения. В предлагаемой самостопорящейся гайке стопорение, например, болта происходит только на завершающем этапе его движения, на участке длиной 3-4 шага резьбы, что существенно снижает трудозатраты при навинчивании гайки. Надежный эффект стопорения при этом обеспечивается еще и наличием пазов в стопорном кольце, которые обеспечивают его подвижность в радиальном направлении и таким образом происходит дополнительное подпружинивание резьбового соединения. Кроме того, эффект упругости усиливается от влияния упругого колпачка.

В случае снижения со временем эксплуатационных свойств стопорного кольца (повышенный люфт в резьбе, задиры, трещины и т.п.), снижающих его тормозящие свойства, его можно вынуть из коронки и заменить на новое, для этого достаточно отогнуть усики (или спилить их) и вынуть кольцо.

В случае разрушения усиков их формируют на другой стороне паза коронки Таким образом, достигается повышение надежности, долговечности и ремонтопригодности гайки и обеспечиваются высокие стопорящие свойства.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для крепления конструктивных элементов в машинах и механизмах. Самостопорящаяся гайка содержит корпус, коронку, размещенный внутри нее упругий стопорный кольцеобразный элемент и упругий защитный колпачок. Стопорный элемент и защитный колпачок установлены в гайке с возможностью замены. Коронка оснащена сквозными пазами, стопорное кольцо оснащено по наружному диаметру ребрами, размещенными в пазах коронки. Высота ребер меньше высоты пазов. Стопорное кольцо оснащено со стороны наружного торца сквозными пазами и выступает наружной торцовой частью над коронкой. Внутренний диаметр выступающей части стопорного кольца меньше внутреннего диаметра стопорного кольца в части, размещенной внутри коронки. Стопорное кольцо закреплено в пазах коронки при помощи усиков, отгибаемых от коронки внутрь ее пазов после установки в пазы ребер стопорного кольца. Упругий защитный колпачок выполнен съемным и установлен с натягом на коронке гайки с возможностью охвата и поджима наружной торцовой части стопорного кольца, выступающей за пределы коронки. В результате повышается надежность и долговечность резьбового соединения, снижается трудоемкость при эксплуатации, монтаже-демонтаже гайки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Самостопорящаяся гайка, содержащая корпус, коронку, размещенный внутри нее упругий стопорный кольцеобразный элемент, упругий защитный колпачок, отличающаяся тем, что стопорный элемент и защитный колпачок установлены в гайке с возможностью замены, коронка оснащена сквозными пазами, стопорное кольцо оснащено по наружному диаметру ребрами, размещенными в пазах коронки, причем высота ребер меньше высоты пазов, стопорное кольцо оснащено со стороны наружного торца сквозными пазами, выступает наружной торцовой частью над коронкой, при этом внутренний диаметр выступающей части стопорного кольца меньше внутреннего диаметра стопорного кольца в части, размещенной внутри коронки, стопорное кольцо закреплено в пазах коронки при помощи усиков, отгибаемых от коронки внутрь ее пазов после установки в пазы ребер стопорного кольца, упругий защитный колпачок выполнен съемным и установлен с натягом на коронке гайки с возможностью охвата и поджима наружной торцовой части стопорного кольца, выступающей за пределы коронки.2. Самостопорящаяся гайка по п.1, отличающаяся тем, что выступающая над коронкой часть стопорного кольца имеет длину, равную не менее 3-4 шагам резьбы гайки, а ее внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра резьбы гайки и больше или равен наружному диаметру резьбы гайки, а внутренний диаметр стопорного кольца в части, размещенной внутри коронки гайки, больше внутреннего диаметра резьбы гайки.3. Самостопорящаяся гайка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упругий съемный защитный колпачок имеет внутренний диаметр меньше, чем наружный размер коронки гайки, а его торцовая часть выполнена фасонной формы.4. Самостопорящаяся гайка по пп.1-3, отличающаяся тем, что сквозные пазы в стопорном кольце выполнены таким образом, что выступающая наружная торцовая часть стопорного кольца имеет форму прорезной коронки, элементы этой коронки расположены напротив пазов коронки гайки, имеют ширину не больше ширины этих пазов и возможность радиального перемещения в пазах коронки гайки при изгибе во время навинчивания гайки.5. Самостопорящаяся гайка по пп.1-4, отличающаяся тем, что наружная поверхность коронки гайки имеет шестигранную форму.