КРЕПЕЖНЫЙ УЗЕЛ Российский патент 2016 года по МПК B64C1/00 F16B17/00 F16B21/02 

Настоящее изобретение относится к крепежному узлу, в частности, для применений в летательных аппаратах.

Как известно, болты, винты и стопорные кольца обычно используют для скрепления и соединения двух или более соединительных элементов.

Крепежные системы такого типа постоянно требуют специальных инструментов для установки и удаления.

Для применений в летательных аппаратах, в которых снижение веса является важной проблемой, они также имеют недостаток требования частей в дополнение к соединительным элементам. И в некоторых случаях при свинчивании или соединении болтами вместе цилиндрических соединительных элементов их необходимо выполнять с кольцеобразными фланцами с отверстиями для винтов и болтов.

Наконец, при использовании стальных стопорных колец, взаимодействующих с алюминиевыми или магниевыми соединительными элементами, могут возникать явления коррозии, вызванные гальваническими процессами.

Задачей настоящего изобретения является создание крепежного узла, который является надежным, легким для установки и удаления и сконструированный для обеспечения простого, дешевого решение проблем, обычно связанных с известными крепежными системами описанного выше типа.

Согласно настоящему изобретению предложен крепежный узел, описанный в пункте 1.

Два предпочтительных неограничивающих варианта осуществления настоящего изобретения будут описаны путем примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой вид в перспективе в разобранном состоянии вращающегося узла уплотнения вала, имеющего крепежный узел в соответствии с настоящим изобретением и содержащего первый и второй соединительный элемент;

фиг.2 представляет собой вид спереди в увеличенном масштабе узла по фиг.1 с первым и вторым соединительным элементом в конечном угловом и осевом положении блокировки;

фиг.3 представляет собой разрез по линии III-III на фиг.2;

фиг.4 представляет собой вид в перспективе в разрезе и в увеличенном масштабе узла по фиг.2 и 3;

фиг.5 представляет собой вид в перспективе в разрезе в разобранном состоянии узла по фиг.1;

фиг.6 представляет собой вид в перспективе узла крышки маслозаливной горловины летательного аппарата, имеющего крепежный узел в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.7 представляет собой вид в перспективе узла по фиг.6, когда он открыт;

фиг.8 представляет собой вид сбоку с частичным разрезом узла по фиг.6;

фиг.9 представляет собой вид в перспективе в разобранном состоянии в уменьшенном масштабе узла по фиг.6;

фиг.10 представляет собой вид спереди соединительного элемента узла по фиг.6;

фиг.11 представляет собой разрез по линии XI-XI на фиг.10;

фиг.12 представляет собой вид спереди в увеличенном масштабе другого соединительного элемента узла по фиг.6.

Ссылочной позицией 1 на фиг.1-5 обозначен в целом уплотнительный узел для вала 2 оси A, имеющий крепежный узел 3 также оси A в соответствии с настоящим изобретением.

Крепежный узел 3 служит для того, чтобы фиксировать кольцевое уплотнение 4 в заданном осевом положении на валу 2.

Более конкретно, крепежный узел 3, по существу, содержит трубчатый первый соединительный элемент 5 оси A; трубчатый второй соединительный элемент 6 также оси A, вводимый соосно в соединительный элемент 5 в направлении введения B, совпадающем с осью A; и высвобождаемое крепежное средство 7 для скрепления соединительных элементов 5 и 6 друг с другом в заданном угловом и осевом положении блокировки.

Более конкретно, соединительный элемент 5 образует опорную поверхность 8 для вала 2, уплотнения 4 и соединительного элемента 6; а соединительный элемент 6 образует опорную поверхность 9 для свободного вмещения вала 2 введением радиально, при использовании, между валом 2 и соединительным элементом 5 и установкой внутри с уплотнением 4, которое выступает, чтобы взаимодействовать с внешней боковой поверхностью 10 вала 2.

Соединительный элемент 5 имеет цилиндрическую боковую стенку 11 оси A, которая на противоположных концах имеет соответствующие выступающие края 12, 13, выступающие радиально внутрь. Более конкретно, края 12 являются одним первым встречающимся соединительным элементом 6, когда его вводят в соединительный элемент 5 в направлении B.

Соединительный элемент 6 также имеет по существу цилиндрическую боковую стенку 14 оси A, которая вблизи своего осевого конца 15, введенного в первый внутренний соединительный элемент 5 в направлении B, имеет внутреннюю кольцевую канавку 16, зацепленную уплотнением 4, и внешнюю кольцевую канавку 20, зацепленную уплотнительным кольцом 21.

На своем осевом конце 22, противоположном осевому концу 15, боковая стенка 14 соединительного элемента 6 имеет две шпонки 23, выступающие наружу на диаметрально противоположных сторонах оси A.

Каждая шпонка 23 продолжается от внешней боковой поверхности 24 боковой стенки 14 и содержит первый участок 25 в форме криволинейной пластины и второй участок 26, также в форме пластины, которая расположена радиально и под углом в профиле участка 25 и расположена перед участком 25 в направлении B. Более конкретно и как ясно показано на фиг.1 и 5, участок 26 каждой шпонки 23 выступает в направлении, параллельном оси А от поверхности относительного участка 25, противоположного участку, обращенному к осевому концу 15.

В показанном примере каждый участок 25 продолжается примерно на 60° относительно оси A и примерно в 6 раз больше угловых продолжений относительного участка 26. Однако угловые продолжения, показанные на обоих участках 25 и 26, очевидно не связаны.

Край 12 соединительного элемента 5 имеет два профилированных углубления 27, расположенных на диаметрально противоположных сторонах оси A и ответных по форме участкам 25 соответствующих шпонок 23.

Край 12 соединительного элемента 5 также имеет дополнительные два профилированных углубления 28, расположенных на диаметрально противоположных сторонах оси A, ответных по форме участкам 26 соответствующих шпонок 23 и расположенных на расстоянии под углом от соответствующих углублений 27.

В показанном примере углубления 28 выровнены вдоль диаметра края 12 соединительного элемента 5 перпендикулярно диаметру, вдоль которого выровнены углубления 27.

При фактическом использовании участки 25 соответствующих шпонок 23 зацепляют углубления 27 для образования защищенного от неаккуратного обращения углового положения, в котором можно вводить соединительный элемент 6 в соединительный элемент 5 или высвобождать соединительные элементы 5 и 6. Углубления 27 и участки 25 соответствующих шпонок 23 являются высвобождаемыми перемещением соединительного элемента 6 в заданном осевом положении в соединительном элементе 5. В показанном примере заданное осевое положение, в дальнейшем названное предельное осевое положение, образовано введением шпонок 23 за края 12 соединительного элемента 5 при введении соединительного элемента 6 в соединительный элемент 5. Другими словами, в предельном осевом положении шпонки 23 соединительного элемента 6 размещают за краями 12 соединительного элемента 5 и к краю 13.

Участки 26 соответствующих шпонок 23 зацепляют углубления 28 в дополнительном угловом положении, отличающемся от углового положения введения/высвобождения соединительного элемента 6, перемещением соединительного элемента 6 в осевом направлении из предельного осевого положения в направлении C блокировки, противоположном направлению B, для образования положения блокировки соединительных элементов 5 и 6.

Крепежный узел 3 также содержит упругое средство 30, расположенное между краем 13 соединительного элемента 5 и осевым концом 15 соединительного элемента 6 и оказывающее осевое давление на соединительный элемент 6 в направлении C. Когда соединительный элемент 6 находится в угловом положении, в котором участки 26 шпонок 23 зацепляют соответствующие углубления 28 соединительного элемента 5, края 12 образуют осевой стопор для участков 25 шпонок 23 соединительного элемента 6, поджатых в направлении C упругим элементом 30.

В показанном примере упругое средство 30 содержит неплоский волнообразный кольцевой упругий элемент 31.

С конкретной ссылкой на фиг.4 и 5 уплотнение 4 содержит кольцевой корпус 32, который частично зацепляет внутреннюю канавку 16 в боковой стенке 14 соединительного элемента 6 с введением уплотнительного кольца 33; и два кольцевых уплотняющих выступа 34, выступающих от внутреннего периферийного края кольцевого корпуса 32 и взаимодействующих с внешней боковой поверхностью 10 вала 2.

Узел 1 собирают, как описано ниже, от начальной конфигурации, в которой вал 2 свободно зацепляет опорную поверхность 8 соединительного элемента 5; соединительный элемент 6 находится снаружи соединительного элемента 5; уплотнение 4 устанавливают во внутреннюю кольцевую канавку 16 соединительного элемента 6 и упругий элемент 31 устанавливают в соединительный элемент 5, упирающийся в край 13.

На этой стадии соединительный элемент 6 перемещают в направлении B в угловое положение введения/высвобождения, в котором шпонки 23 выравнивают по оси с соответствующими углублениями 27; и соединительный элемент 6 вводят в соединительный элемент 5 до тех пор, пока внешние края участков 25 скользят вдоль краев соответствующих углублений 27, и упругий элемент 31 сжимают.

Введение завершается, когда шпонки 23 введены полностью за края 12 соединительного элемента 5, то есть когда соединительный элемент 6 достигает предельного осевого положения в соединительном элементе 5.

На этой стадии соединительный элемент 6 поворачивают относительно оси в угловое положение, в котором участки 26 шпонок 23 выравнивают в осевом направлении с соответствующими углублениями 28. После высвобождения сборщиком соединительный элемент 6 поджимают в осевом направлении C упругим элементом 31 так, чтобы участки 26 шпонок 23 зацепили соответствующие углубления 28, а участки 25 были поджаты против участков края 12 смежно углублениям 28.

Узел 1 можно легко демонтировать без требуемых инструментов, просто прижимая соединительный элемент 6 в осевом направлении B против упругого элемента 31, чтобы вернуть шпонки 23 в предельное осевое положение под краем 12 соединительного элемента 5.

На этой стадии соединительный элемент 6 поворачивают относительно оси в угловое положение введения/высвобождения, в котором участки 25 шпонок 23 выравнивают в осевом направлении с соответствующими углублениями 27.

В этом случае также, после высвобождения сборщиком, соединительный элемент 6 поджимают частично наружу упругим элементом 31 так, чтобы участки 25 соответствующих шпонок 23 зацепили углубления 27.

Ссылочной позицией 1' на фиг.6-9 обозначен в целом узел крышки для известной маслозаливной горловины летательного аппарата (не показан), имеющий крепежный узел 3' в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Узел 1', по существу, содержит приемный элемент 40, образующий сквозную опорную поверхность 41 течения масла; и крышку 42, которая съемно установлена на приемном элементе 40 для уплотнения опорной поверхности 41.

В этом случае крепежный узел 3' служит для фиксации крышки 42 в положении уплотнения опорной поверхности 41.

Как описано в отношении узла 1, крепежный узел 3', по существу, содержит трубчатый первый соединительный элемент 5' оси A; трубчатый второй соединительный элемент 6' также оси A, вводимый соосно в соединительный элемент 5' в направлении B введения, совпадающем с осью A; и высвобождаемое крепежное средство 7' для скрепления соединительных элементов 5' и 6' друг с другом в заданном угловом и осевом положении блокировки.

В показанном примере соединительный элемент 5' образован принимающим элементом 40, а соединительный элемент 6' - стержнем крышки 42. Как показано на фиг.7-9, крышка 42 также содержит верхний участок 43, съемно прикрепленный к стержню или соединительному элементу 6' и выступающий радиально от него.

Соединительный элемент 5' (фиг.6, 7, 8, 9, 12) содержит боковую стенку 44 оси A, образованную цилиндрическим первым участком 45 с резьбовым участком 46 для соединения с другой составляющей частью (не показана) заливной горловины; и примерно цилиндрический второй участок 47, который имеет волнообразный внешний край, больший в диаметре, чем участок 45, и соединенный с участком 45 кольцевым заплечиком 48.

На противоположных концах боковая стенка 44 имеет соответствующие выступающие края 49, 50, выступающие радиально внутрь. Более конкретно, край 49 является первым, с которым встречается соединительный элемент 6', когда его вводят в соединительный элемент 5' в направлении B.

Между заплечиком 48 и резьбовым участком 46 внешняя поверхность участка 45 боковой стенки 44 имеет кольцевую канавку 51, зацепленную уплотнительным кольцом 52.

Соединительный элемент 6' имеет, по существу, цилиндрическую боковую стенку 53 оси A, которая, вблизи своего осевого конца 54 противоположного верхнего участка 43, имеет две внешние кольцевые канавки 55, расположенные на расстоянии по оси и зацепленные соответствующими уплотнительными кольцами 56.

В положении прикрепления к верхнему участку 43 боковая стенка 53 соединительного элемента 6' имеет две шпонки 60, выступающие наружу на диаметрально противоположных сторонах оси A.

Более конкретно, каждая шпонка 60 выступает от внешней боковой поверхности 61 боковой стенки 53 и содержит первый участок 62 в форме криволинейной пластины и второй участок 63, также в форме пластины, которая расположена радиально и под углом в профиле участка 62 и расположена перед участком 62 в направлении B. Более конкретно и как четко видно на фиг.9 и 10, участок 63 каждой шпонки 60 выступает в направлении, параллельном оси от поверхности относительного участка 62, противоположного участку, обращенному к осевому концу 54.

В показанном примере каждый участок 62 продолжается примерно на 60° относительно оси A и является в 6 раз больше углового продолжения относительного участка 63. Однако угловые продолжения показанных обоих участков 62 и 63 очевидно не соединены.

Край 49 соединительного элемента 5' имеет два профилированных углубления 65, расположенных на диаметрально противоположных сторонах оси A и ответных по форме участкам 62 соответствующих шпонок 60.

Край 49 соединительного элемента 5' также имеет два дополнительных профилированных углубления 66, расположенных на диаметрально противоположных сторонах оси A, ответных по форме участкам 63 соответствующих шпонок 60 и расположенных на расстоянии под углом от соответствующих углублений 65.

В показанном примере углубления 66 выровнены вдоль диаметра края 49 соединительного элемента 5' перпендикулярно диаметру, вдоль которого выровнены углубления 65.

При фактическом использовании участки 62 соответствующих замков 60 зацепляют углубления 65 для образования защищенного от неаккуратного обращения углового положения для введения соединительного элемента 6' в соединительный элемент 5' или высвобождения соединительных элементов 5' и 6'. Углубления 65 и участки 62 соответствующих шпонок 60 являются высвобождаемыми перемещением соединительного элемента 6' в заданном осевом положении в соединительном элементе 5'. В показанном примере заданное осевое положение, в дальнейшем называемое предельным осевым положением, образовано введением шпонок 60 за кромку 49 соединительного элемента 5' при введении соединительного элемента 6' в соединительный элемент 5'. Другими словами, в предельном осевом положении шпонки 60 соединительного элемента 6' расположены за кромками 49 соединительного элемента 5' и к краю 50.

Участки 63 соответствующих шпонок 60 зацепляют углубления 66 в дополнительном угловом положении, отличающемся от углового положения введения/высвобождения соединительного элемента 6', перемещением соединительного элемента 6' в осевом направлении из предельного осевого положения в направлении C блокировки, противоположном направлению B, для образования положения блокировки соединительных элементов 5' и 6'.

Дополнительное угловое положение соединительного элемента 6' образовано участком 62 каждой шпонки 60, поворачивающимся на соответствующий стопорный участок 68 (фиг.6), образованный в опорной поверхности 41 соединительного элемента 5' и продолжающийся от края 49 к участку 45 боковой стенки 44.

Подобное стопорное приспособление также обеспечено в соединительном элементе 5 крепежного узла 3, но не показано на фиг.1-5.

Крепежный узел 3' также содержит упругое средство 70, которое оказывает осевое давление на соединительный элемент 6' в направлении C. Когда соединительный элемент 6' находится в угловом положении, в котором участки 63 шпонок 60 зацепляют соответствующие углубления 66 соединительного элемента 5', край 49 образует осевой стопор для участков 62 шпонок 60 соединительного элемента 6', поджатого в направлении C упругим средством 70.

В показанном примере упругое средство 70 содержит цилиндрическую спиральную пружину 71, размещенную в участке 45 боковой стенки 44 соединительного элемента 5' и введенную между краем 50 и соединительным элементом 6'.

Более конкретно, участок 45 боковой стенки 44 зацепляется в осевом направлении осевым концевым участком 73 цилиндрического фильтра 74 маслозаливной горловины, таким образом, пружину 71 вводят между краем 50 боковой стенки 44 и выступающим краем 72, выступающим радиально наружу от концевого участка 73 фильтра 74. Как показано, в частности, на фиг.8, пластину 75 с множеством сквозных отверстий 76, одинаково расположенных относительно оси A, вводят в осевом направлении между концевым участком 73 фильтра 74 и осевым концом 54 соединительного элемента 6'.

При фактическом использовании крышку 42 устанавливают на приемный элемент 40 для уплотнения опорной поверхности 41, как описано ниже.

Во-первых, крышку 42 и поэтому соединительный элемент 6' перемещают в направлении B в угловое положение введения/высвобождения, в котором шпонки 60 выравнивают в осевом направлении с соответствующими углублениями 65; и соединительный элемент 6' вводят в соединительный элемент 5' до тех пор, пока внешние края участков 62 скользят вдоль краев соответствующих углублений 65, и упругий элемент 71 сжимают.

Введение завершают, когда шпонки 60 введены полностью за края 49 соединительного элемента 5', то есть когда соединительный элемент 6' достигает предельного осевого положения в соединительном элементе 5'.

На этой стадии соединительный элемент 6' поворачивают относительно оси в угловое положение, в котором участки 63 шпонок 60 выравнивают с соответствующими углублениями 66 и которое образовано участками 62 шпонок 60, поворачивая (по часовой стрелке на фиг.6) на соответствующие стопорные участки 68 соединительного элемента 5'. После высвобождения сборщиком соединительный элемент 6' поджимают в осевом направлении C упругим элементом 71 так, чтобы участки 63 шпонок 60 зацепили соответствующие углубления 66, и участки 62 поджимают против участков края 49 смежно углублениям 66.

Узел 1' можно легко открывать простым нажатием на соединительный элемент 6' в осевом направлении B против упругого элемента 71, чтобы вернуть шпонки 60 в предельное осевое положение под краем 49 соединительного элемента 5'.

На этой стадии соединительный элемент 6' поворачивают относительно оси А в угловое положение введения/высвобождения, в котором участки 62 шпонок 60 выровнены по оси с соответствующими углублениями 65.

После высвобождения сборщиком соединительный элемент 6' поджимают частично наружу упругим элементом 71 так, чтобы участки 62 соответствующих шпонок 60 зацепили углубления 65.

Преимущества крепежных узлов 3, 3' согласно настоящему изобретению станут понятны из вышеизложенного описания.

В частности, они предусматривают безопасное скрепление в требуемом положении и высвобождение соединительных элементов 5, 6 и 5', 6' без необходимости в дополнительных частях или специальных инструментах, таких как гаечные ключи, отвертки, плоскогубцы и т.д., таким образом, очень упрощая скрепление и высвобождение, при этом поддерживая такой же запас прочности.

Кроме того, общий вес крепежных узлов 3, 3' уменьшен по сравнению с известными решениями такого же размера.

Наконец, описанные крепежные узлы 3, 3' предусматривают устранение явлений коррозии, вызванных гальваническими процессами.

Очевидно, что могут быть выполнены изменения крепежных узлов 3, 3', как описано и показано здесь, однако, не выходя за объем охраны, определенный приложенной формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к крепежному узлу, в частности, для применений в летательных аппаратах. Крепежный узел содержит трубчатый первый элемент и второй элемент, вводимый соосно в первый, крепежные средства, а также уплотнение. При этом крепежные средства содержат первое и второе зацепляющие средства, соединяемые друг с другом для образования защищенного от неаккуратного обращения углового положения и высвобождаемые в результате размещения второго элемента в заданном осевом положении, и третье и четвертое зацепляющие средства, соединяемые друг с другом в дополнительном угловом положении второго элемента. А также содержит упругие средства, которые оказывают осевое давление на второй элемент, и стопорные средства, образованные на первом элементе и образующее осевой стопор для второго элемента в дополнительном угловом положении, в котором третье и четвертое зацепляющие средства взаимно зацеплены. Это позволяет повысить надежность соединения в тяжелых условиях эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Крепежный узел (3, 3′), имеющий продольную ось (А) и содержащий трубчатый первый соединительный элемент (5, 5′), соосный с осью (А), второй соединительный элемент (6, 6′), вводимый соосно и по меньшей мере частично в первый соединительный элемент (5, 5′) в первом направлении (В), высвобождаемые крепежные средства (7, 7′) для скрепления первого и второго соединительного элемента (5, 5′; 6, 6′) друг с другом в заданном угловом и осевом положении блокировки и уплотнение (4),
при этом крепежные средства (7, 7′) содержат
первое и второе зацепляющие средства (27, 65; 25, 62), установленные на первом и втором соединительном элементе (5, 5′; 6, 6′) соответственно, ответные по форме, соединяемые друг с другом для образования защищенного от неаккуратного обращения углового положения введения/высвобождения для введения/высвобождения второго соединительного элемента (6, 6′) в/из первого соединительного элемента (5, 5′) и высвобождаемые в результате размещения второго соединительного элемента (6, б′) в заданном осевом положении в первом соединительном элементе (5, 5′), и третье и четвертое зацепляющие средства (28, 66; 26, 63), установленные на первом и втором соединительном элементе (5, 5′; 6, 6′) соответственно, ответные по форме и соединяемые друг с другом в дополнительном угловом положении второго соединительного элемента (6, 6′), отличающемся от углового положения введения/высвобождения перемещением второго соединительного элемента (6, 6′) в осевом направлении из заданного осевого положения во втором направлении (С), противоположном первому направлению (В), для образования положения блокировки первого и второго соединительного элемента (5, 5′; 6, 6′), отличающийся тем, что содержит упругие средства (30, 70), которые отличны от уплотнения (4) и оказывают осевое давление на второй соединительный элемент (6, 6′) во втором направлении (С), и стопорные средства (12, 49), образованные на первом соединительном элементе (5, 5′) и образующие осевой стопор для второго соединительного элемента (6, 6′) в дополнительном угловом положении, в котором третье и четвертое зацепляющие средства (28, 66; 26, 63) взаимно зацеплены.

2. Узел по п. 1, в котором стопорные средства содержат выступающий край (12, 49), выступающий радиально внутрь от осевого конца первого соединительного элемента (5, 5′),
при этом второй соединительный элемент (6, 6′) содержит по меньшей мере одну шпонку (23, 60), выступающую от боковой поверхности (24, 61) второго соединительного элемента (6, 6′), продолжающегося вокруг оси (А), причем шпонка (23, 60) содержит профилированный первый участок (25, 62), образующий второе зацепляющее средство, а профилированный второй участок (26, 63), который образует четвертое зацепляющее средство, расположен радиально и под углом в профиле первого участка (25, 62) и расположен перед первым участком (25, 62) в первом направлении (В),
при этом первые зацепляющие средства содержат по меньшей мере одно профилированное первое углубление (27, 65), образованное на выступающем крае (12, 49) первого соединительного элемента (5, 5′) и ответное по форме первому участку (25, 62) шпонки (23, 60), а
третье зацепляющее средство содержит по меньшей мере одно профилированное второе углубление (28, 66), которое образовано на выступающем крае (12, 49) первого соединительного элемента (5, 5′), на заданном угловом расстоянии от первого углубления (27, 65) относительно оси (А) и ответное по форме второму участку (26, 63) шпонки (23, 60).

3. Узел по п. 2, в котором при нахождении второго соединительного элемента (6, 6′) в дополнительном угловом положении и зацеплении второго углубления (28, 66) вторым участком (26, 63) шпонки (23, 60) выступающий край (12, 49) первого соединительного элемента (5, 5′) образует осевой стопор для первого участка (25, 62) шпонки (23, 60).

4. Узел по п. 3, в котором упругие средства (30, 70) расположены между вторым соединительным элементом (6, 6′) и дополнительным выступающим краем (13, 50), выступающим радиально внутрь от участка первого соединительного элемента (5, 5′) и обращенным к выступающему краю (12, 49).

5. Узел по п. 3 или 4, в котором второй соединительный элемент (6, 6′) содержит две шпонки (23, 60) на диаметрально противоположных сторонах от оси (А), а первое зацепляющее средство содержит два первых углубления (27, 65) на диаметрально противоположных сторонах от оси (А) и два вторых углубления (28, 66) также на диаметрально противоположных сторонах от оси (А) и на заданных угловых расстояниях от первых углублений (27, 65).