Гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой

 

Использование: в гайках с автоматической жесткой фиксацией. Гайка 4 с автоматической жесткой микрометрической блокировкой, предназначенная для навинчивания на вал 1, имеющий зону 2 с выполненным на ней выступающим шлицевым профилем 3 или зону 24 с выполненным на ней вдающимся шлицевым профилем 25, содержит стопорные сегменты 15, имеющие, по меньшей мере, один зуб 19 и предназначенные для предотвращения проворота гайки 4 на валу 1. Каждый из стопорных сегментов 15 закреплен в соответствующем пазу 10 гайки 4 на своей оси вращения 20, жестко связанной с гайкой 4, и имеет возможность перемещения из первой позиции блокировки во вторую позицию разблокировки, причем, во-первых, различные стопорные сегменты 15 постоянно подвергаются воздействию одиночного упругого круглого кольца или замкнутой тороидальной пружины 21, которая способствует принудительному введению их зубьев в соответствующие пазы шлицевого профиля 3 или 25, и, во-вторых, закручивать гайку 4 можно обычным ключом, выпускаемым промышленностью, при условии, что он будет иметь профиль замкнутой формы. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности блокировки и оптимизации эксплуатационных характеристик гайки. 6 з.п. ф-лы, 48 ил.

Предмет изобретения В публикации фирмы-заявителя WO 93/05307 от 2 сентября 1992 г. описана гайка с автоматической жесткой блокировкой, навинчиваемая на вал со шлицевой резьбой. Эта гайка имеет стопорный элемент с пазами по внутреннему диаметру, который служит для ее фиксации с предотвращением проворота на валу; он заключен в специальную полость в гайке и имеет возможность осевого перемещения в указанной расточке от первого положения блокировки до второго положения разблокирования. Гайка отличается тем, что стопорный элемент образован несколькими сегментами желобчатого кольца, причем различные сегменты жестко связаны друг с другом с помощью упругого круглого кольца.

В соответствии с первым вариантом выполнения этой конструкции разъединение пазов сегментов стопорного элемента с пазами вала достигается благодаря радиальному перемещению, а согласно второму варианту выполнения его можно также получить вращательным движением сегментов стопорного элемента вокруг геометрических осей, пересекающих в перпендикулярном направлении и по центру поперечное сечение упругого кольца, обеспечивающего жесткую связь отдельных сегментов.

Цель настоящего изобретения состоит в основном в усовершенствовании второго варианта осуществления описанной выше конструкции.

Уровень техники Известны многочисленные конструкции гаек с жесткой блокировкой, наиболее распространенная из которых представляет собой корончатую гайку, связанную со штифтом, вставленным в отверстие вала, на который навинчена гайка, и заходящим одновременно в это отверстие и в две прорези гайки.

Такая гайка имеет недостатки, обусловленные ее особой конструкцией, которые заключаются в недостаточной механической прочности, неудовлетворительном функционировании в условиях вибрации и ограниченной эффективности.

Было предложено ее усовершенствование путем введения стопорного элемента в конструкцию гайки с жесткой блокировкой. Такая гайка описана, в частности, в документах FR-A-2358580 и US-A-4328720.

В документе ЕР-0102898 описан частный пример гайки с автоматической жесткой блокировкой, которая фиксируется на валу с предотвращением проворота и снабжена стопорным элементом.

В этой конструкции стопорный элемент имеет вид резьбового кольца, заключенного в специальную полость в гайке, с которой оно жестко связано в процессе вращения. Кольцо имеет вдоль внутренней резьбы канавки, которые должны взаимодействовать с ответными канавками вала в те моменты, когда витки резьбы кольца и гайки совпадают.

Однако при такой конструкции существует опасность снижения эффективности действия под действием вибрации.

В документе FR-A-2321625 описано устройство стопорения гайки, состоящее главным образом из втулки с внутренними канавками и разрезного тороидального кольца, размещенного в круговой канавке, предусмотренной в наружной части указанной втулки. Следует подчеркнуть, что, во-первых, эта втулка выполнена цельной и, во-вторых, кольцо играет в данном случае роль удерживающей стяжки для данной гайки, подлежащей стопорению.

В документе GB-A-547624 рассмотрена возможность стопорения в результате давления витков резьбы гайки на резьбу вала, которое создается разрезным тороидальным пружинным кольцом, которое сжимает в радиальном направлении задний фартук, жестко связанный с гайкой и выполненный частично податливым благодаря радиальным раззенкованным углублениям. Следует также упомянуть, что отдельные секции, искусственно полученные с помощью раззенкованных углублений, являются составной частью этой гайки. С другой стороны, достигаемое здесь стопорение оказывается довольно ограниченным и обусловлено исключительно мощностью трения резьбы гайки относительно резьбы винта.

В документе US-830787 описана гайка, имеющая в задней части прилив с прямоугольным наружным профилем, предназначенный для того, чтобы можно закручивать гайку специальным накидным ключом, который снабжен в свою очередь внутренним вырезом с прямоугольным профилем того же размера, что и у гайки. Другая особенность этой конструкции состоит в том, что в средней части одного лишь из плоских участков профиля гайки предусмотрена защелка, имеющая возможность перемещения на встроенной в гайку оси вращения. Эта защелка, на которую воздействует давление цилиндрической пружины сжатия, должна входить в единственный паз, выполненный в резьбе винта. Во входной части специального ключа выполнена особая выточка, которая при ее зацеплении с указанной гайкой должна вызвать опрокидывание защелки на оси вращения, что позволит высвободить ее из паза винта, с тем чтобы ее можно было сместить по винту.

Совершенно очевидны недостатки подобной конструкции, которая, во-первых, требует применения нестандартных инструментов и, во-вторых, обеспечивает блокировку лишь через каждые 360^o, то есть на каждом обороте гайки.

В документе US-1414761 предложена гайка, сходная с вышеописанной, которая также имеет единственную защелку, предотвращающую проворот, но отличается от предыдущей - шестиугольной наружной формой; - необходимостью пользоваться разводным ключом, при наложении которого происходит опрокидывание указанной защелки; - возможностью выточки на винте большего числа пазов, что позволяет увеличить число позиций блокировки в диапазоне 360^o, соответствующем одному обороту гайки.

Легко можно заметить, что, поскольку такая гайка имеет (и всегда может иметь) только одну защелку для предотвращения проворота, из-за особой конструкции накладываемого инструмента, в данном случае разводного ключа, количество позиций блокировки на один оборот гайки всегда будет ограничиваться исключительно числом канавок винта; кроме того, в силу того, что приходится пользоваться разводным ключом, применение гайки такого типа ограничивается местами, где возможен свободный доступ к ней сбоку, тогда как в большинстве случаев работы с механическим оборудованием дело обстоит совсем не так.

Наконец, в документе ЕР-0608246 В1 описана гайка с автоматической жесткой блокировкой, навинчиваемая на вал со шлицевой резьбой. Эта гайка имеет стопорный элемент с канавками по внутреннему диаметру, который служит для ее фиксации с предотвращением проворота на валу; этот стопорный элемент заключен в специальную полость в гайке и имеет возможность осевого перемещения в указанной расточке от первой позиции блокировки до второй позиции разблокирования. Гайка отличается тем, что стопорный элемент образован несколькими сегментами желобчатого кольца, причем различные сегменты жестко связаны друг с другом с помощью упругого круглого кольца. Указанная позиция блокировки соответствует положению, при котором достигается оптимальное взаимодействие канавок каждого сегмента стопорного элемента с ответными канавками, предусмотренными в резьбе вала, а указанная позиция разблокирования соответствует положению, при котором канавки каждого сегмента стопорного элемента полностью разъединяются с канавками, имеющимися в резьбе вала. В соответствии с первым вариантом выполнения конструкции по рассматриваемому патенту разъединение канавок стопорного элемента с канавками вала достигается благодаря радиальному перемещению сегментов стопорного элемента, а согласно второму варианту выполнения его можно также получить вращательным движением сегментов стопорного элемента вокруг геометрических осей, пересекающих в перпендикулярном направлении и по центру поперечное сечение упругого кольца, обеспечивающего жесткую связь отдельных сегментов. Хотя конструкция по этому второму варианту выполнения работает вполне эффективно, все же нельзя отрицать, что на практике вращение каждого из сегментов в пространстве приводит к развертыванию всей их совокупности на значительную ширину. К тому же, учитывая, что такое развертывание должно происходить внутри полости, выполненной в задней части собственно гайки, приходится, соответственно, задавать наружные размеры гайки, так что может случиться, что мы получим гайку со слишком большими размерами по сравнению с выпускаемыми промышленностью стандартными гайками с такой же резьбой, причем неизбежным следствием этого оказывается еще один недостаток, связанный с гораздо более значительным весом всей конструкции.

Цели изобретения Цель настоящего изобретения состоит не только в создании усовершенствованной гайки, которую можно было бы надежно и эффективно навинчивать на вал и которая была бы свободна от недостатков известных конструкций, поскольку будет обеспечена ее автоматическая жесткая микрометрическая блокировка, но и в оптимизации эксплуатационных характеристик гайки по второму варианту выполнения изобретения, описанного в документе WO 93/05307.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной гайки, пригодной к применению в условиях сильной вибрации и, главным образом, при скоростях вращения, которые могут достигать очень больших значений. Более того, гайка согласно изобретению обладает свойством амортизировать воздействующие на нее вибрации и стопориться тем надежнее, чем выше скорость, благодаря тому что стопорные элементы, в силу надлежащего распределения их массы, оказываются разбалансированными по отношению к оси их вращения, в результате чего при работе в условиях вращения центробежная сила создает радиальное усилие, воздействующее на каждый элемент в направлении блокировки, которое тем значительнее, чем выше скорость вращения.

Основные отличительные признаки изобретения В целом, изобретение характеризуется признаками, очерченными в пунктах формулы.

Авторы изобретения исходят из той мысли, что явление развертывания совокупности сегментов на значительную ширину, имеющее место в конструкции, описанной в публикации WO 93/05307, легко можно преодолеть, установив два следующих ограничивающих условия: во-первых, уменьшение в каждом из сегментов количества зубьев до наименьшей величины, в частности до одного единственного зуба, с одновременным уменьшением в той же пропорции угла дуга сегмента, и, во-вторых, выполнение вращения каждого из стопорных элементов не вокруг каких-то мнимых осей, а вокруг вполне реальных осей типа шарнирных, которые будут жестко связаны с гайкой и каждая из которых будет свободно пересекать соответствующий стопорный элемент через проделанное в нем отверстие, либо вокруг кромок, образованных стыком двух поверхностей, как, например, коромысло весов на своем ноже.

Стопорные элементы, каждый из которых может при этом независимо качаться вокруг указанных реальных осей, снабжены дополнительно отверстием, в котором размещается упругое круглое кольцо или замкнутая тороидальная пружина, обеспечивающие непрерывное радиальное воздействие на различные стопорные элементы путем сильного вдавливания их зуба в один из пазов вала. Это упругое круглое кольцо или замкнутая тороидальная пружина получает предварительное напряжение в круговом пазу, находящемся в усеченно-конической зоне наружной и задней части гайки, и одновременно, проходя через каждый из радиальных пазов, выполненных в гайке, совмещается с отверстием, просверленным в каждом из стопорных элементов.

Кроме того, лапки стопорных элементов, размер которых уменьшен согласно этому признаку изобретения до толщины одного зуба, слегка выступают за наружный профиль гайки шестиугольной или другой формы, а предпочтительно, как в данном конкретном случае, за вершины шестиугольника.

Следует подчеркнуть, что форма наружного профиля гайки не ограничивается шестиугольной и может быть любой другой, причем наружный профиль полностью совпадает с внутренним, обязательно замкнутым, профилем монтажного инструмента.

В результате при наложении такого инструмента на гайку его продвижение неизбежно сопровождается сцеплением с каждой из лапок элемента, выступающей за пределы вершин шестиугольного или другого профиля гайки, следствием чего будет качание каждого из элементов вокруг собственной оси. Это приводит, с одной стороны, к отодвиганию каждой из лапок внутрь шестиугольного или другого наружного профиля гайки, благодаря чему инструмент сможет более или менее свободно заходить на гайку вследствие реакции тороидальной пружины, и, с другой стороны, к радиальному подъему зуба, так что гайка может беспрепятственно входить в зацепление с резьбой шлицевого вала.

Наличие противоположного кинематического явления, состоящего в отсоединении инструмента от гайки, после того как она установлена на валу, позволяет каждому из стопорных элементов освободиться от усилия, которое было приложено к нему инструментом, так что эти элементы получат свободу вращения вокруг каждой из своих осей под действием радиального усилия замкнутой тороидальной пружины, которая осуществляет принудительное введение зуба каждого из стопорных элементов в находящийся против него паз вала.

Хотя боковые поверхности единственного зуба в каждом из стопорных элементов могут иметь наклонную форму, представляется более предпочтительным, с тем, чтобы добиться четкой и жесткой блокировки, выполнить эти поверхности прямыми, в результате чего они будут идеально соответствовать углублениям пазов вала.

Ниже рассматривается также второй предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения, предусматривающий выполнение пазов вала внутри специальной расточки, находящейся в этом валу.

Будет также рассмотрен третий предпочтительный вариант осуществления изобретения, предусматривающий, во-первых, устранение необходимости в осях вращения, пересекающих каждый стопорный элемент, и их замену неподвижными кромками, образованными пересечением двух поверхностей, вокруг которых будут поворачиваться эти стопорные элементы, и во-вторых, создание гайки, для которой пользователь сможет, независимо от ее углового положения на винте, постоянно обеспечивать надежную блокировку.

Краткое описание чертежей Сущность изобретения явствует из нижеследующего описания, приведенного в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых - фигура 1 представляет собой вид спереди вала в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения изобретения и фигурой 2;
- фигура 2 представляет собой вид того же вала сбоку с половинным разрезом по линии I-I на фигуре 1 в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 3 представляет собой вид спереди гайки в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;
- фигура 4 представляет собой вид той же гайки сбоку в разрыве с половинным разрезом по линии II-II на фигуре 3 в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 5 представляет собой вид той же гайки сбоку в разрыве с половинным разрезом в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 6 представляет собой вид спереди замкнутой тороидальной пружины;
- фигура 7 представляет собой вид вала и гайки в позиции разблокирования в соответствии с первым вариантом выполнения с разрезом по линии III-III на фигуре 8;
- фигура 8 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом узла вала и гайки в позиции разблокирования и с разрезом зажимной втулки в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 9 представляет собой вид в увеличенном масштабе зоны сопряжения зуба стопорного элемента с выступающим шлицевым профилем вала в позиции разблокирования;
- фигура 10 представляет собой вид вала и гайки в позиции разблокирования в соответствии с первым вариантом выполнения с разрезом по линии IV-IV на фигуре 8;
- фигура 11 представляет собой вид спереди вала и гайки в позиции блокировки в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 12 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом узла вала и гайки в позиции блокировки в соответствии с первым вариантом выполнения;
- фигура 13 представляет собой вид вала и гайки в позиции блокировки в соответствии с первым вариантом выполнения с разрезом по линии V-V на фигуре 12;
- фигура 14 представляет собой вид в увеличенном масштабе зоны сопряжения зуба стопорного элемента с выступающим шлицевым профилем вала в позиции блокировки;
- фигура 15 представляет собой вид вала и гайки в позиции блокировки в соответствии с первым вариантом выполнения с разрезом по линии V-V на фигуре 12 для случая, когда количество пазов выступающего шлицевого профиля вала не является целым кратным количества стопорных элементов;
- фигуры 16, 17 и 18 представляют собой различные виды в увеличенном масштабе одной из зон сопряжения зуба стопорного элемента с выступающим шлицевым профилем вала;
- фигура 19 представляет собой вид спереди вала в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения изобретения и фигурой 20;
- фигура 20 представляет собой вид того же вала сбоку с половинным разрезом по линии VI-VI на фигуре 19 в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 21 представляет собой вид спереди гайки в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения;
- фигура 22 представляет собой вид той же гайки сбоку в разрыве с половинным разрезом по линии VII-VII на фигуре 21 в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 23 представляет собой вид той же гайки сбоку в разрыве с половинным разрезом в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 24 представляет собой вид спереди замкнутой тороидальной пружины;
- фигура 25 представляет собой вид вала и гайки в позиции разблокирования в соответствии со вторым вариантом выполнения с разрезом по линии VIII-VIII на фигуре 26;
- фигура 26 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом узла вала и гайки в позиции разблокирования и с разрезом зажимной втулки в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 27 представляет собой вид в увеличенном масштабе зоны сопряжения зуба стопорного элемента с вдающимся шлицевым профилем вала в позиции разблокирования;
- фигура 28 представляет собой вид вала и гайки в позиции разблокирования в соответствии со вторым вариантом выполнения с разрезом по линии IX-IX на фигуре 26;
- фигура 29 представляет собой вид спереди вала и гайки в позиции блокировки в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 30 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом узла вала и гайки в позиции блокировки в соответствии со вторым вариантом выполнения;
- фигура 31 представляет собой вид вала и гайки в позиции блокировки в соответствии со вторым вариантом выполнения с разрезом по линии X-Х на фигуре 30;
- фигура 32 представляет собой вид в увеличенном масштабе зоны сопряжения зуба стопорного элемента с вдающимся шлицевым профилем вала в позиции блокировки;
- фигура 33 представляет собой вид вала и гайки в позиции блокировки в соответствии со вторым вариантом выполнения с разрезом по линии Х-Х на фигуре 30 для случая, когда количество пазов вдающегося шлицевого профиля вала не является целым кратным количества стопорных элементов;
- фигуры 34, 35 и 36 представляют собой различные виды в увеличенном масштабе зон сопряжения зуба стопорного элемента с вдающимся шлицевым профилем вала;
- фигура 37 представляет собой вид спереди вала и гайки в позиции блокировки в соответствии с третьим предпочтительным вариантом выполнения;
- фигура 38 представляет собой вид сбоку узла вала и гайки в позиции блокировки с половинным разрезом по линии XI-XI на фигуре 37 в соответствии с третьим вариантом выполнения;
- фигура 39 представляет собой, в соответствии с третьим вариантом выполнения, вид спереди вала и гайки в позиции разблокирования с помощью накидного ключа, показанного в разрезе по линии XIII-XIII на фигуре 40;
- фигура 40 представляет собой вид сбоку узла вала и гайки в позиции разблокирования с помощью накидного ключа с половинным разрезом по линии XII-XII на фигуре 39 в соответствии с третьим вариантом выполнения;
- фигура 41 представляет собой вид сбоку в увеличенном масштабе оси вращения стопорного элемента, образованной пересечением фаски внутренней резьбы гайки с плоским дном радиального паза, выфрезерованного в гайке;
- фигура 42 представляет собой вид спереди варианта конструкции вала, имеющего пазы в самой его резьбе;
- фигура 43 представляет собой вид сбоку варианта конструкции вала, имеющего пазы в самой его резьбе;
- фигура 44 представляет собой вид варианта конструкции вала, имеющего пазы на торце, с разрезом по линии XIV-XIV на фигуре 45;
- фигура 45 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом варианта конструкции вала, имеющего пазы на торце;
- фигура 46 представляет собой вид варианта конструкции вала с отверстиями с разрезом по линии XV-XV на фигуре 47;
- фигура 47 представляет собой вид сбоку варианта конструкции вала с отверстиями;
- фигура 48 представляет собой вид сбоку с половинным разрезом гайки в позиции блокировки на валу в соответствии с тремя вариантами выполнения.

Описание нескольких предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фигуре 2 показан вал с резьбой 1 согласно первому предпочтительному варианту выполнения изобретения, на который устанавливается гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой, являющаяся предметом этого изобретения. Следует отметить, что на входном участке вала 1 предусмотрена зона с утолщением 2, имеющая выступающий шлицевой профиль 3, в котором имеются пазы с прямыми боковыми стенками, четко изображенные на фигуре 1.

На фигуре 4 показана гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения изобретения. Верхняя часть чертежа выполнена в разрезе, а нижняя представляет собой вид сбоку.

Гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой в соответствии с настоящим изобретением обозначена общей позицией 4. Она содержит собственно гайку шестиугольного или другого наружного профиля, имеющую массивное тело 5, в котором посередине выполнена расточка с внутренней резьбой 6 и от которого назад отходит фартук 7, ограничивающий полость 8, имеющую цилиндрическую внутреннюю стенку 9.

В фартуке 7 выполнен ряд радиальных пазов 10 (по меньшей мере, один), которые, как показано на фигуре 3, отстоят друг от друга на равные угловые расстояния. Из фигуры 4 более четко видно, что эти пазы выполнены по всей толщине фартука 7 и заканчиваются в месте соединения с телом 5 гайки выемкой 11.

Кроме того, в фартуке 7 имеется круговой наружный паз 12, который выполнен в наружной усеченно-конической части 13 и через который перпендикулярно каждому из пазов 10 проходят отверстия 14.

Целесообразно разместить в каждом из пазов 10 стопорный элемент 15, как четко показано на фигуре 4.

Как видно на фигуре 5, в каждом из стопорных элементов 15, имеющих одинаковую конструкцию, выполнены вырез 16, обращенный наружу, отверстие 18 и наклонная площадка 17 с таким же углом наклона, как для усеченно-конической части 13 гайки 4. Кроме того, как показано на фигуре 3, их внутренняя часть имеет форму зуба 19, в данном случае с прямоугольным профилем.

Как показано на фигуре 5, стопорные элементы 15 вводятся в каждый из пазов 10 таким образом, чтобы отверстия 14 и 18 оказались строго на одной линии, что позволит пропустить через них оси вращения 20, более четко показанные на фигуре 7.

Диаметры отверстий 14, отверстий 18 и осей вращения 20 выбраны таким образом, чтобы оси вращения 20 были жестко заключены в отверстия 14, а элементы 15 имели возможность поворота вокруг этих осей 20; оба этих требования идеально удовлетворяются с помощью показанных на чертеже подпружиненных штифтов, которые и применены в предпочтительном варианте.

На составленный таким образом узел можно надевать упругое кольцо, которое в данном конкретном случае имеет вид замкнутой тороидальной пружины 21, показанной на фигуре 6. Она размещается в круговом наружном пазу 12 и при проходе каждого паза 10 совмещается с вырезом 16 каждого из элементов 15.

Благодаря такой конструкции, как видно на фигуре 8, стопорные элементы 15 получают возможность под действием осевого давления, оказываемого в каждой из их вершин, поворачиваться независимо один от другого на некоторый угол "альфа" вокруг каждой из собственных осей вращения 20, для чего необходимо встречное приложение определенного радиального усилия "F", оказываемого на каждый из них замкнутой тороидальной пружиной 21, которая постоянно стремится вернуть их в первоначальное положение, показанное на фигуре 4.

Следует также заметить, что как видно из фигуры 4, каждый стопорный элемент 15 слегка выступает за наружный профиль гайки на одинаковое расстояние "Е" и что наклонная площадка 17 каждого из них оказывается строго соосной с имеющей такой же наклон площадкой усеченно-конической части 13 гайки 4.

В результате, как показано на фигуре 8, при одном лишь наложении инструмента 22 с шестиугольным или другим внутренним профилем на гайку с такой конструкцией неизбежно происходит зацепление со стопорными элементами 15, выступающими на расстояние "Е" над шестиугольным или другим наружным профилем гайки 4, что приводит к их отклонению на угол "альфа" вокруг каждой из их осей 20; следствием этого является полное высвобождение зуба 19 из наружного шлицевого профиля 3, четко показанного на фигуре 9, так что в данном случае можно говорить о наличии разблокированной системы, имеющей возможность свободного поворота на валу. Как можно видеть на фигуре 10, пружина 21 принимает в данном случае форму выпуклого многоугольника.

Напротив, как показано на фигуре 12, при простом извлечении оправки 22 (не показана) из системы солидарное действие замкнутой тороидальной пружины 21 приводит к отклонению стопорных элементов 15 в обратном направлении вокруг каждой из их осей 20; следствием этого является полное зацепление зуба 19 с одним из соответствующих пазов наружного шлицевого профиля 3, четко показанного на фигуре 14, и в данном случае речь может идти уже о системе с автоматической жесткой блокировкой, не имеющей возможности свободного поворота на валу. Как можно видеть на фигуре 13, в данном случае пружина 21 вновь обретает свою первоначальную круглую форму.

Необходимо подчеркнуть, что в случае, когда количество пазов шлицевого профиля 3 вала 1 является целым кратным количества стопорных элементов 15, все стопорные элементы 15 гайки 4 оказываются в позиции блокировки; блокировку такого типа называют "простой".

Если же, напротив, количество пазов шлицевого профиля 3 вала 1 не является целым кратным количества стопорных элементов 15, то, по меньшей мере, один стопорный элемент оказывается в положении блокировки, и тогда мы имеем дело с так называемой "дифференциальной" блокировкой, в результате которой значительно повышается угловая точность блокировки. При этом, как можно видеть на фигуре 15, в данном случае пружина 21 снова принимает выпуклую многоугольную форму, но здесь одна из вершин многоугольника оказывается усеченной; это объясняется тем обстоятельством, что зубья, показанные на фигурах 16 и 17, в отличие от зуба на фигуре 18, не располагаются напротив соответствующего паза наружного шлицевого профиля 3, и при этом налицо система с автоматической жесткой микрометрической блокировкой, лишенная возможности свободного поворота на валу.

В соответствии со вторым вариантом выполнения на фигуре 20 показан вал 1 с резьбой согласно второму предпочтительному варианту выполнения изобретения, на который устанавливается гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой согласно этому же второму варианту выполнения. Следует отметить, что во внутренней части вала 1 предусмотрена зона 24, имеющая вдающийся шлицевой профиль 25, в котором имеются пазы с прямыми боковыми стенками, четко изображенные на фигуре 19.

На фигуре 22 показана гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения изобретения. Верхняя часть чертежа выполнена в разрезе, а нижняя представляет собой вид сбоку.

Гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой в соответствии с настоящим изобретением обозначена общей позицией 4. Она содержит собственно гайку шестиугольного или другого наружного профиля, имеющую массивное тело 5, в котором посередине выполнена расточка с внутренней резьбой 6 и от которого назад отходит фартук 7, ограничивающий полость 8, имеющую цилиндрическую внутреннюю стенку 9.

В фартуке 7 выполнен ряд радиальных пазов 10 (по меньшей мере, один), которые, как показано на фигуре 21, отстоят друг от друга на равные угловые расстояния. Из фигуры 22 более четко видно, что эти пазы выполнены по всей толщине фартука 7 и заканчиваются в месте соединения с телом 5 гайки выемкой 11.

Кроме того, в фартуке 7 имеется круговой наружный паз 12, который выполнен в наружной усеченно-конической части 13 и через который перпендикулярно каждому из пазов 10 проходят отверстия 14.

Целесообразно разместить в каждом из пазов 10 стопорный элемент 15, как четко показано на фигуре 22.

Как видно на фигуре 23, в каждом из стопорных элементов 15, имеющих одинаковую конструкцию, выполнены вырез 16, обращенный наружу, отверстие 18 и наклонная площадка 17 с таким же углом наклона, как для усеченно-конической части 13 гайки 4. Кроме того, как показано на фигуре 21, их внутренняя часть имеет форму зуба 19, в данном случае с прямоугольным профилем.

Как показано на фигуре 23, стопорные элементы 15 вводятся в каждый из пазов 10 таким образом, чтобы отверстия 14 и 18 оказались строго на одной линии, что позволит пропустить через них оси вращения 20, более четко показанные на фигуре 25.

Диаметры отверстий 14, отверстий 18 и осей вращения 20 выбраны таким образом, чтобы оси вращения 20 были жестко заключены в отверстия 14, а элементы 15 имели возможность поворота вокруг этих осей 20; оба этих требования идеально удовлетворяются с помощью показанных на чертеже подпружиненных штифтов, которые и применены в предпочтительном варианте.

На составленный таким образом узел можно надевать упругое кольцо, которое в данном конкретном случае имеет вид замкнутой тороидальной пружины 21, показанной на фигуре 24. Она размещается в круговом наружном пазу 12 и при проходе каждого паза 10 совмещается с вырезом 16 каждого из элементов 15.

Благодаря такой конструкции, как видно на фигуре 26, стопорные элементы 15 получают возможность под действием осевого давления, оказываемого в каждой из их вершин, поворачиваться независимо один от другого на некоторый угол "альфа" вокруг каждой из собственных осей вращения 20, для чего необходимо встречное приложение определенного радиального усилия "F", оказываемого на каждый из них замкнутой тороидальной пружиной 21, которая постоянно стремится вернуть их в первоначальное положение, показанное на фигуре 22.

Следует также заметить, что как видно из фигуры 22, каждый стопорный элемент 15 слегка выступает за наружный профиль гайки на одинаковое расстояние "Е" и что наклонная площадка 17 каждого из них оказывается строго соосной с имеющей такой же наклон площадкой усеченно-конической части 13 гайки 4.

В результате, как показано на фигуре 26, при одном лишь наложении инструмента 15 с шестиугольным или другим внутренним профилем на гайку с такой конструкцией неизбежно происходит зацепление со стопорными элементами 15, выступающими на расстояние "Е" над шестиугольным или другим наружным профилем гайки 4, что приводит к их отклонению на угол "альфа" вокруг каждой из их осей 20; следствием этого является полное высвобождение зуба 19 из вдающегося шлицевого профиля 25, четко показанного на фигуре 27, так что в данном случае можно говорить о наличии разблокированной системы, имеющей возможность свободного поворота на валу. Как можно видеть на фигуре 28, пружина 21 принимает в данном случае форму выпуклого многоугольника.

Напротив, как показано на фигуре 30, при простом извлечении инструмента 22 (не показан) из системы солидарное действие замкнутой тороидальной пружины 21 приводит к отклонению стопорных элементов 15 в обратном направлении вокруг каждой из их осей 20; следствием этого является полное зацепление зуба 19 с одним из соответствующих пазов вдающегося шлицевого профиля 25, четко показанного на фигуре 32, и в данном случае речь может идти уже о системе с автоматической жесткой блокировкой, не имеющей возможности свободного поворота на валу. Как можно видеть на фигуре 31, в данном случае пружина 21 вновь обретает свою первоначальную круглую форму.

Как подчеркивалось и при описании первого варианта выполнения, в случае, когда количество пазов шлицевого профиля 25 вала 1 является целым кратным количества стопорных элементов 15, все стопорные элементы оказываются в позиции блокировки; блокировку такого типа называют "простой".

Если же, напротив, количество пазов шлицевого профиля 25 вала 1 не является целым кратным количества стопорных элементов 15, то, по меньшей мере, один стопорный элемент оказывается в положении блокировки, и тогда мы имеем дело с так называемой "дифференциальной" блокировкой, в результате которой значительно повышается угловая точность блокировки. При этом, как можно видеть на фигуре 33, в данном случае пружина 21 снова принимает выпуклую многоугольную форму, но здесь одна из вершин многоугольника оказывается усеченной; это объясняется тем обстоятельством, что зубья, показанные на фигурах 34 и 35, в отличие от зуба на фигуре 36, не располагаются напротив соответствующего паза вдающегося шлицевого профиля 25, и при этом налицо система с автоматической жесткой микрометрической блокировкой, лишенная возможности свободного поворота на валу.

Благодаря третьему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения удается, исходя из принципов действия, изложенных в ходе описания двух первых вариантов, получить три следующих дополнительных преимущества: во-первых, простое устранение необходимости в осях вращения 20 стопорных элементов 15 в тех случаях применения, когда это позволяют сделать механические напряжения, действующие на стопорные элементы 15; во-вторых, возможность поперечного закручивания гайки накидным ключом в условиях отсутствия доступа в осевом направлении; в-третьих, обеспечение постоянной надежной блокировки гайки независимо от ее углового положения.

На фигуре 38, где в разрезе показан один из стопорных элементов 15, можно видеть, что сквозь все эти элементы через вырез 16, выполненный в форме отверстия, проведено упругое круглое кольцо, или замкнутая тороидальная пружина 21. Кроме того, стопорные элементы 15 имеют в передней части вогнутую кромку 47, образованную стыком плоских участков 48 и 49 их передних поверхностей. В эту вогнутую кромку 47 должна входить выпуклая кромка 50, образованная сопряжением плоского участка 51 с конической частью 52 гайки, при этом коническая часть 52 физически выглядит как внутренняя круговая фаска, выполненная на выходе резьбы 6 гайки 4.

В описанной конструкции сопряжение кромок 47 и 50 дает стопорным элементам 15 возможность поворачиваться независимо друг от друга в каждом из их пазов 10, расположенных вдоль радиального направления гайки, на некоторый угол "бета" вокруг выпуклых кромок 50, которые образуют при этом собственные оси вращения стопорных элементов 15.

При этом на фигуре 40 можно видеть, что, как и в случае с первыми двумя предпочтительными вариантами выполнения изобретения, при одном лишь наложении накидного ключа 22 на гайку 4 неизбежно происходит зацепление стопорных элементов 15 с внутренним профилем 57 ключа 22, в результате чего имеет место отклонение всех стопорных элементов 15 на угол "бета" вокруг каждой из соответствующих выпуклых кромок 50; следствием этого, как показано на фигуре 37, является высвобождение каждого из зубьев 19 стопорных элементов 15 из пазов шлицевого профиля 3 вала 1, что дает возможность зажать или ослабить гайку 4, действуя в радиальном направлении.

В результате, как видно на фигуре 38, при простом снятии накидного ключа 22 с гайки 4 произойдет высвобождение элементов 15, которые под действием усилия "F" от упругого кольца или замкнутой тороидальной пружины 21 отклонятся в обратном направлении вокруг соответствующих выпуклых кромок 50 на угол "бета", обеспечивая при этом введение, по меньшей мере, одного из их зубьев 19 в один из пазов шлицевого профиля 3, как показано на фигуре 37; в результате происходит автоматическая жесткая микрометрическая блокировка гайки. Кроме того, угол "гамма" между двумя зубьями должен быть выбран так, чтобы при любом угловом положении гайки на валу, по меньшей мере, один стопорный элемент оказывался в позиции блокировки, с тем, чтобы можно было постоянно гарантировать идеальную блокировку гайки вне зависимости от ее положения на валу.

Можно видеть, что во всех трех предпочтительных вариантах выполнения изобретения оси вращения 20 выполнены либо в виде стержня, либо в виде подпружиненного штифта, либо в виде кромки 50.

Следует также упомянуть, что, хотя применительно к первому предпочтительному варианту выполнения изобретения на фигурах 1 и 2 было показано, что выступы шлицевого профиля 3 находятся в утолщении 2 вала 1, это далеко не единственная возможная конструкция, и вполне можно, не выходя за рамки объема изобретения, выполнить либо пазы 63 непосредственно в резьбе 64 вала, как это видно на фигурах 42 и 43, либо пазы 65 на конце вала, полученные с помощью выфрезерованных радиальных участков 66, как показано на фигурах 44 и 45, либо, наконец, пазы 67 на входном участке вала, образуемые между вырезами 68, сделанными в теле вала, как видно на фигурах 46 и 47.

Формула изобретения

1. Гайка с автоматической жесткой микрометрической блокировкой, имеющая радиальные пазы, предназначенная для навинчивания на вал, имеющий внешние или внутренние пазы шлицевого профиля, включающая по меньшей мере один стопорный элемент, установленный с возможностью перемещения из первой позиции блокировки во вторую позицию разблокировки, причем наружный профиль гайки выполнен так, что он полностью совпадает с внутренним профилем монтажного инструмента, отличающаяся тем, что стопорный элемент имеет по меньшей мере один зуб, предназначенный для предотвращения поворота гайки на валу, причем указанный стопорный элемент закреплен таким образом, что он может поворачиваться либо относительно кромки, либо относительно оси, выполненной в виде стержня или подпружиненного штифта, перпендикулярной одному из радиальных пазов гайки, при этом стопорный элемент постоянно подвержен усилию в позицию блокировки со стороны упругого кольца или замкнутой тороидальной пружины, которые расположены одновременно в вырезе, выполненном в стопорном элементе, и круговом пазу, выполненном в усеченно-конической зоне наружной и задней части гайки.

2. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что количество стопорных элементов гайки кратно количеству пазов шлицевого профиля вала.

3. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что количество стопорных элементов гайки не кратно количеству пазов шлицевого профиля вала.

4. Гайка по п.1, отличающаяся тем, что упругое кольцо или замкнутая тороидальная пружина находятся в состоянии предварительного напряжения.

5. Гайка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что стопорный элемент имеет лапку, выступающую за шестиугольный или другой наружный профиль гайки.

6. Гайка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что стопорные элементы имеют распределение массы, обеспечивающее их разбалансировку по отношению к оси или кромке и увеличение силы блокировки при увеличении скорости вращения вала.

7. Гайка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что при любом угловом положении гайки на валу по меньшей мере один стопорный элемент находится в позиции блокировки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37