Застопоривающееся крепежное средство

Изобретение относится к застопоривающимся крепежным средствам. Застопоривающееся крепежное средство содержит болт и шайбу, в основании которой имеется сквозное отверстие для болта, несколько превышающее номинальный диаметр болта. Вокруг сквозного отверстия для болта сформирована коническая втулка, которая продолжается на некоторое расстояние от этого отверстия и диаметр которой уменьшается в направлении вверх по оси болта. В основании шайбы и конической втулке выполнен непрерывный сквозной паз. Застопоривающееся крепежное средство содержит также гайку, в которой имеется часть с внутренней резьбой, которая свинчивается с резьбовой поверхностью болта, и часть с коническим отверстием, сформированная над частью с внутренней резьбой и выполненная таким образом, что внутренний диаметр той ее половины, которая не обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края переднего участка указанной конической втулки, диаметр отверстия той ее половины, которая обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края корневого участка указанной конической втулки шайбы, а высота несколько больше высоты этой втулки, при этом сформирована конусообразная поверхность, которая имеет такой же угол наклона, как и угол наклона поверхности конической втулки шайбы. Часть конической втулки шайбы выполнена в виде утолщения, несколько смещенного от центра окружности сквозного отверстия для болта. Технический результат - возрастание эффекта застопоривания. 18 з.п. ф-лы, 22 ил.

 

Область применения

Изобретение касается застопоривающегося крепежного средства, которое содержит болт, шайбу и гайку и которое, обладая простой конструкцией, надежно предотвращает ослабление крепежного средства.

Уровень техники

Известные крепежные средства как правило содержат болт с гайкой либо болт, гайку и шайбу. Естественно предпочтительным является вариант, когда крепежное средство имеет шайбу для защиты поверхности присоединяемого элемента. Наиболее ответственными областями применения таких крепежных средств являются соединения самолета, поезда и так далее, а также соединения здания, стальной опоры, моста автострады и т.п. В таких соединениях застопоривающееся крепежное средство используется в тех местах, которые подвержены ослаблению под воздействием вибрации от проезжающих автомашин или вибрации, вызываемой воздействием ветра и так далее.

Известно большое количество крепежных средств с эффектом застопоривания. Например, в JP-A-9-79247 описано крепежное средство, в котором опорная поверхность шайбы имеет выступ или углубление с наклонной поверхностью, обратная поверхность гайки или головки болта имеет углубление или выступ с наклонной поверхностью, соответствующий выступу или углублению шайбы. При сжатии возникает сила трения, воздействующая на наклонные поверхности шайбы и гайки, которые притираются друг к другу, обеспечивая, таким образом, эффект застопоривания.

Если в указанном выше крепежном средстве сформирован выступ - серьезный недостаток, заключающийся в том, что наклонная поверхность "съедает" часть резьбовой поверхности гайки, компенсируется формированием в этой части резьбовой поверхности участка трения. Однако представляется труднодостижимым, чтобы сила трения, возникающая только на таком ограниченном участке, выдерживала большое ослабляющее усилие. Если же сформировано углубление, необходимо увеличение толщины для обеспечения резьбового зацепления гайки и при этом необходимо использовать шайбу необычайно большой толщины. Сила сопротивления зависит от силы трения, которая возникает на ограниченном участке точно так же, как и в том случае, когда сформирован выступ, а это вызывает трудности.

Кроме этого, вызывает сомнение возможность обеспечения в вышеописанном крепежном средстве длительной прочности гайки, поэтому также дается описание конструкции шайбы со стопорящим вращение усом, который выступает из шайбы наружу и который предназначен для предотвращения вращения шайбы при взаимном перемещении болта и гайки по спирали. Однако для выполнения шайбы со стопорящим вращение усом необходимо предусмотреть место для размещения этого уса, сформированного на шайбе, на поверхности присоединяемой пластины или гайки. Таким образом, конструкция усложняется, что неблагоприятным образом отражается на производительности и универсальности. И наконец сила сопротивления в этом случае зависит от срезающего усилия уса, что представляется неприемлемым.

Кроме этого, поскольку застопоривание вызвано использованием единой конструкции гайки и болта даже при условии, что шайба и гайка представляют собой единую конструкцию, не представляется возможным предупредить ослабление болта как отдельного элемента, и в этом заключается серьезный недостаток предлагаемого крепежного средства.

В документе JP-A-11-6516 предлагается использовать спаренную гайку с эффектом застопоривания. Устройство включает первую гайку, в которой вокруг резьбового отверстия сформирована конусообразная внешняя поверхность, диаметр которой уменьшается в направлении вверх по оси отверстия и которая выполнена с выступом, внешний край которого несколько смещен от резьбового отверстия; и вторую гайку, которую устанавливают позднее, при этом в нее входит выступ первой гайки благодаря наличию углубления, внутренняя поверхность которого концентрична с резьбовым отверстием.

Кроме того, на первую гайку сбоку нанесен слой полимера или мягкого металла. Таким образом, когда выступ первой гайки входит в углубление второй гайки, и вторая гайка застопоривает первую, эксцентрический выступ первой гайки входит в углубление второй гайки, выполненное концентрично резьбовому отверстию и, таким образом, обеспечивается заклинивание и эффект застопоривания.

Таким образом, углубление второй гайки, которую устанавливают позднее, совмещается с выступом первой гайки, которую устанавливают первой, при этом навинчивают вторую гайку внутренней резьбой на резьбовую поверхность болта. Поскольку выступ первой гайки смещен от центра, первая гайка воздействует на болт в боковом направлении, так что возникает блокирующее усилие, и первая гайка слегка смещается в противоположном направлении. Вторая гайка прижимает болт с другой стороны в боковом направлении и таким образом также создает блокирующее усилие.

В верхней и нижней позициях, соответствующих расположению первой и второй гайки в сборе, действуют большие усилия сжатия в направлениях, пересекающих ось болта под прямым углом, а застопоривание происходит благодаря силе трения конусообразных поверхностей первой и второй гайки.

В этом крепежном средстве нагрузка на болт весьма высока из-за больших усилий сжатия, вызванных нежелательными усилиями среза, действующими на ось болта в указанных верхней и нижней позициях в противоположных ортогональных направлениях.

Из-за того что две гайки спаренной гайки частично перекрывают друг друга, происходит повреждение гребней резьбы, вследствие чего ее многократное использование становится невозможным, а это ведет к удорожанию крепежного средства.

Далее, для выступа первой гайки необходимо достаточное пространство. Таким образом, спаренная гайка не может использоваться в узких промежутках, в которых нет места для первой гайки и выступа.

Как показано на фиг.22, в JP-A-10-306819 предлагается использовать застпоривающуюся конструкцию, содержащую застопоривающий элемент 20 кольцевой формы, внешняя поверхность которого является конусообразной, диаметр которого уменьшается в направлении вверх по оси болта, на внутренней поверхности которого выполнена внутренняя резьба 23, являющаяся продолжением внутренней резьбовой поверхности 11 гайки, и который выполнен с пазом 22, полученным путем вырезания части окружности в осевом направлении болта, и гайку 2 с конусообразным углублением 30а, которое имеет внутреннюю конусообразную поверхность и в котором устанавливается элемент 20.

При затягивании болта 3 и гайки 2 диаметр элемента 20 уменьшается, он входит в углубление 30а гайки 2 и становится промежуточным соединительным элементом между болтом 3 и гайкой 2.

Возникают напряжения в направлениях, перпендикулярных оси, которые противодействуют сжатию застопоривающего элемента 20 и направлены как в сторону болта 3, так и в сторону гайки 2. Происходит возрастание силы затягивания и, таким образом, предотвращается ослабление винта.

В предлагаемом крепежном средстве часть резьбы гайки оказывается "съеденной" таким же образом, как и в упоминавшемся ранее JP-A-9-79247, но отличие заключается в том, что в "съеденной" зоне размещается промежуточный соединительный элемент (стопорящий элемент 20), диаметр которого может свободно уменьшаться.

В конечном счете, эффект застопоривания зависит от силы трения, возникающей при контакте внешней конусообразной поверхности элемента 20 с конусообразным углублением 30а гайки 2. Элемент 20 интегрируется с болтом 3 с обратной стороны (эффект интеграции не может возникать в направлении перемещения по спирали по причине зацепления резьбы). Однако поскольку участок, на котором размещена контактная поверхность, ограничен, конусообразное углубление 30а приходится формировать в расширенной части 30, которая получается путем увеличения диаметра верхней части гайки 2. Гайка 2 имеет специальную форму, поэтому возникают проблемы, связанные с увеличением производственных затрат. Как и спаренная гайка, гайка 2 специальной формы не может использоваться в промежутке, где нет места для расширенной части.

Как указано выше, застопоривание происходит в результате использования интегрированной конструкции гайки и болта, и в описанном крепежном средстве подобная интегрированная конструкция получается только в результате действия сил упругого сопротивления деформации при сжатии, действующих ортогонально оси болта в конусообразном углублении 30а гайки 2. Однако интегрированный эффективный участок, который может быть создан лишь на небольшом пространстве, не обеспечивает достаточно сильного застопоривания и потому не является эффективным.

Описание изобретения

В соответствии с первым изобретением предлагается застопоривающееся крепежное средство, содержащее

болт,

шайбу, основание которой имеет сквозное отверстие для болта, несколько превышающее номинальный диаметр болта, причем вокруг сквозного отверстия для болта сформирована коническая втулка, которая продолжается на некоторое расстояние от этого отверстия и диаметр которой уменьшается в направлении вверх по оси болта, а в основании шайбы и конической втулке выполнен непрерывный паз надрезанного круга;

гайку, в которой имеется часть с внутренней резьбой, которая свинчивается с резьбовой поверхностью болта, и открытая часть с коническим отверстием, расположенная над частью с внутренней резьбой и выполненная таким образом, что внутренний диаметр той ее половины, которая не обращена в сторону шайбы, меньше внешнего диаметра передней кромки конической втулки, диаметр отверстия той ее половины, которая обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края корневого участка конической втулки шайбы, а высота несколько больше высоты этой втулки, при этом сформирована конусообразная поверхность, которая имеет такой же угол наклона, как и угол наклона поверхности конической втулки шайбы.

В соответствии с первым изобретением при закреплении закрепляемой пластины затягивающее усилие гайки воздействует на паз надрезанного круга. Зазор этого паза уменьшается, как и диаметр конической втулки шайбы, так что указанная втулка размещается наподобие уплотнения между частью гайки с коническим отверстием и болтом. При этом коническая втулка зажимается и закусывается между гайкой и болтом, так что гайка и болт интегрируются друг с другом под воздействием упругого сопротивления в направлении, ортогональном оси болта наподобие того, как это происходит в вышеописанном случае согласно документу JP-A-10-306819.

Однако данное изобретение значительно отличается от указанного выше по следующим пунктам. Поскольку коническая втулка выполнена за одно целое с основанием, она с большим усилием притягивается в направлении по оси болта под воздействием усилия, которое при затягивании гайки прижимает основание к затягивающей поверхности. Однако в данном случае коническая втулка, внутренняя поверхность которой вошла в зацепление с гребнями резьбы болта, позволяет действовать срезающему усилию в направлении разрыва гребней резьбы болта. Такое значительное срезающее усилие является уникальной силой трения, относящейся к направлению по оси болта и действующей как на шайбу (коническая втулка), так и на болт по всей его окружности в осевом направлении. Таким образом, давление гайки на указанное основание встречает сильное упругое сопротивление, благодаря которому гайка и болт интегрируются друг с другом.

В конце концов, гайка, которая прижимает основание шайбы, интегрируется с болтом даже если он испытывает срезающее усилие, воздействующее на гребни резьбы в направлении по оси болта через коническую втулку шайбы.

Крепежное средство, предлагаемое данным изобретением, эффективно интегрируется в двух направлениях интеграции - в направлении, ортогональном оси болта, и в направлении по оси болта, что позволяет создать значительный эффект застопоривания.

Коническая втулка шайбы зажимается и закусывается между болтом и гайкой, создавая эффект заклинивания. Под воздействием этого усилия резьбовая поверхность болта по всей окружности прижимается к внутренней резьбовой поверхности гайки, которая в направлении по оси болта находится в спиральном зацеплении не с шайбой, а с передней частью болта. Таким образом, интеграция болта и гайки усиливается еще в большей степени и возрастает эффект застопоривания.

Если в качестве крепежного средства используется шестигранная гайка, на поверхности закрепляемой пластины появляются царапины от углов шестигранной гайки. Затягивающая поверхность шестигранной гайки неравномерно входит в контакт с поверхностью крепления листа, а усилие сжатия, которое возникает при затягивании болта и гайки, прилагается неравномерно и несимметрично по оси болта. Однако благодаря шайбе, согласно изобретению устанавливаемой между болтом и гайкой, имеют место все преимущества, обычно обеспечиваемые установкой шайбы, а именно защита поверхности крепления листа, равномерное и симметричное по отношению к оси болта приложение усилия сжатия при затягивании болта и гайки и т.д.

Паз надрезанного круга шайбы может быть произвольной формы, поскольку диаметр шайбы уменьшается. Он может быть наклонным относительно оси болта или прямым, а также V-образным или волнистым. Таким образом, форма паза может быть любой без каких-либо ограничений.

Во втором изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым изобретением, отличается тем, что часть конической втулки шайбы выполнена в виде утолщения, несколько смещенного от центра окружности сквозного отверстия для болта.

Во втором изобретении помимо того, что создается сцепление болта и гайки по спирали, когда коническая втулка шайбы, диаметр которой уменьшен, устанавливается в части гайки с коническим отверстием, утолщение конической втулки, которое несколько смещено от центра, прижимает болт в радиальном направлении. Сила трения, воздействующая на шайбу (коническая втулка) и на болт, возрастает благодаря эффекту заклинивания шайбы (утолщения конической втулки). Давление со стороны гайки на основание испытывает сильное противодействие со стороны шайбы. Благодаря такой силе противодействия усиливается интеграция болта и гайки и возникает сильный эффект застопоривания.

Кроме этого, болт, поджатый в радиальном направлении в месте установки утолщения конической втулки шайбы и слегка наклоненный, поджат в радиальном направлении также и гайкой в месте напротив утолщения, так что силы сжатия воздействуют на болт с противоположных радиальных направлений в верхней и нижней по оси болта позициях. Таким образом, эффект застопоривания улучшается.

В третьем изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым или вторым изобретением, отличается тем, что высота конической втулки шайбы задана таким образом, чтобы на внутренней поверхности конической втулки шайбы могло быть сформировано по меньшей мере 2,5 витка внутренней резьбы с тем же шагом, что и шаг резьбы болта.

Если высота конической втулки шайбы установлена таким образом, что на внутренней поверхности конической втулки шайбы имеется по меньшей мере 2,5 витка внутренней резьбы с тем же шагом, что и шаг резьбы болта, то обеспечено зажатие и закусывание конической втулки шайбы между болтом и гайкой, и указанное выше усилие будет безусловно воздействовать на зажатую и закушенную шайбу (коническую втулку). Таким образом, обеспечивается интеграция болта и гайки со значительным эффектом застопоривания.

В четвертом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым или третьим изобретением, отличается тем, что шайба выполнена или болт выполнен из более мягкого материала.

Если, например, шайба выполнена из материала, более мягкого чем материал болта, то внутренняя поверхность конической втулки шайбы в состоянии входить в зацепление с гребнями резьбы болта при затягивании гайки. Благодаря тому что на шайбу (коническую втулку) в состоянии ее зацепления с гребнями резьбы болта воздействуют указанные выше усилия, гайка и болт в значительной степени интегрируются друг с другом.

Если болт сделан из материала, более мягкого по сравнению с материалом шайбы, резьбовая поверхность болта зажимается внутренней поверхностью конической втулки, болт и шайба (коническая втулка) схватываются друг с другом под давлением, и посредством шайбы болт и гайка эффективно интегрируются друг с другом.

В пятом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим или четвертым изобретением, отличается тем, что паз надрезанного круга сформирован с наклоном в направлении, противоположном спиральному направлению резьбы болта.

В пятом изобретении при затягивании гайки крутящий момент затяжки также прилагается по спирали к конической втулке шайбы, а благодаря наклону паза надрезанного круга шайбы крутящий момент затяжки, который прилагается по спирали, также равномерно прилагается к пазу надрезанного круга. Диаметр шайбы (конической втулки) уменьшается. Шайба равномерно устанавливается в части гайки с коническим отверстием. Давление гайки на основание может быть равномерно распределено по всей окружности по оси болта, симметрично к этой оси и, таким образом, осуществляется эффективное интегрирование болта и гайки.

Если паз надрезанного круга шайбы наклонен в направлении, противоположном спиральному направлению резьбы болта, то торец этого паза со стороны, соответствующей направлению затяжки гайки, при большом усилии затяжки приобретает заостренную форму. На некотором этапе торец паза такой формы врезается в затягивающую поверхность гайки, которая прижимает основание шайбы.

Если гайка стремится к вращению в направлении ослабления под воздействием вибрации или т.п. за участок, в который врезался заостренный торец, играет роль стопора, блокирует вращение в направлении ослабления гайки и сохраняет интеграцию болта и гайки, что таким образом предотвращает ослабление гайки.

В шестом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, или четвертым изобретением, отличается тем, что паз надрезанного круга шайбы сформирован с наклоном в том же направлении, что и спиральное направление резьбы болта.

В шестом изобретении, как и в пятом, спиральный крутящий момент затяжки по мере спирального взаимодействия болта и гайки равномерно прилагается ко всему наклонному пазу надрезанного круга шайбы, и диаметр всей конической втулки шайбы равномерно уменьшается. Поэтому указанная выше сила равномерно воздействует на всю окружную поверхность по оси болта симметрично относительно этой оси. С помощью этой шайбы осуществляется эффективное интегрирование болта и гайки.

В седьмом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, или четвертым изобретением, отличается тем, что паз надрезанного круга шайбы сформирован в том же направлении, что и осевое направление болта.

В седьмом изобретении коническая втулка шайбы под воздействием усилия затяжки гайки сильно притягивается по оси болта, после чего торец прямого паза надрезанного круга, сформированного в том же направлении, что и осевое направление болта, приобретает заостренную форму и врезается в затягивающую поверхность гайки. Участок, в который врезался этот заостренный торец, действует как стопор и блокирует вращение в направлении ослабления гайки.

В восьмом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым или седьмым изобретением, отличается тем, что в центральной части основания шайбы имеется углубление, диаметр которого несколько превышает большой диаметр конической втулки.

Поскольку в восьмом изобретении углубление расположено в центральной части основания шайбы, давление гайки, оказываемое на основание, воздействует и на внутреннюю часть углубления, так что основание шайбы вокруг углубления, используемое как затягивающая поверхность, равномерно входит в контакт с поверхностью присоединяемой пластины. Поэтому давление гайки, оказываемое на основание, равномерно воздействует по всей окружности основания шайбы симметрично оси болта. Таким образом, усиливается интегрирование гайки и болта через шайбу, которая обеспечивает эффект застопоривания.

Наличие углубления в основании шайбы приводит к такому же результату, к которому привело бы уменьшение толщины пластины основания, входящего в плотный контакт по окружности с нарезной частью болта. Таким образом, может быть уменьшен крутящий момент затяжки, который увеличивается в большей степени, чем толщина основания, находящегося в плотном контакте по окружности с нарезной частью болта. В частности, поскольку крутящий момент затяжки небольшой, работы по затягиванию могут легко проводиться с использованием крепежного средства с большим стандартным значением затяжки.

В девятом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым или седьмым изобретением, отличается тем, что в основании шайбы имеется по меньшей мере один надрез, полученный путем выреза части основания в радиальном направлении.

Поскольку в девятом изобретении в основании шайбы имеется надрез, благодаря которому степень свободы деформации основания шайбы увеличена, крутящий момент затяжки может быть снижен, а работы по затяжке в значительной степени облегчены.

В десятом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым или девятым изобретением, отличается тем, что в основании шайбы имеется по меньшей мере один надрез, полученный путем выреза части основания в радиальном направлении, причем основание выполнено непрерывно с участком наибольшей толщины эксцентрической конической втулки шайбы.

Поскольку в десятом изобретении проходящий в радиальном направлении надрез выполнен в основании, связанном с утолщением эксцентрической конической втулки шайбы, увеличивается степень свободы деформации участка, для которого необходимо усилие вращения, происходит снижение крутящего момента затяжки и работы по затяжке в значительной степени облегчаются.

В одиннадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым или девятым изобретением, отличается тем, что в конической втулке шайбы имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка, проходящая в осевом направлении.

Поскольку в одиннадцатом изобретении в конической втулке имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка, увеличивается степень свободы деформации конической втулки, которая легко сгибается и деформируется в направлении уменьшения диаметра, крутящий момент затяжки гайки снижается, и работы по затяжке в значительной степени облегчаются.

Поскольку степень свободы деформации конической втулки увеличена благодаря имеющейся в ней вертикальной канавке, упругое напряжение шайбы (конической втулки) в направлении, ортогональном оси болта, не ослабевает, и сохраняется сильное интегрирование болта и гайки через шайбу, так что достигается значительный эффект застопоривания.

Форма вертикальной канавки может быть любой, лишь бы обеспечивалось увеличение степени свободы деформации конической втулки. Участок с вертикальной канавкой может иметь любую конфигурацию, например он может быть прямым в осевом направлении, наклонным под таким же углом наклона, что и паз надрезанного круга, его боковая поверхность может иметь V-образную или волнообразную форму и т.д.

В двенадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым или десятым изобретением, отличается тем, что в осевом направлении конической втулки шайбы имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка, сформированная в стороне от участка наибольшей толщины эксцентрической конической втулки шайбы.

Поскольку в двенадцатом изобретении в коническом элементе цилиндрической формы имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка, сформированная в стороне от участка наибольшей толщины конической втулки шайбы, имеющей утолщение, несколько смещенное от центра усилие сжатия со стороны утолщения конической втулки может эффективно прилагаться к болту. Поскольку степень свободы деформации шайбы увеличивается благодаря наличию вертикальной канавки, крутящий момент затяжки может быть снижен и работы по затяжке в значительной степени облегчаются.

В тринадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым или двенадцатым изобретением, отличается тем, что угол наклона конической втулки шайбы составляет почти 10°.

Поскольку в тринадцатом изобретении задают угол наклона конической втулки почти 10°, высота конической втулки шайбы выбрана так, чтобы на внутренней поверхности конической втулки могло быть сформировано не менее 2,5 витков внутренней резьбы такого же шага, что и резьбовая поверхность болта. Таким образом, высота конической втулки шайбы обеспечивает ее зажатие и закусывание между болтом и гайкой, благодаря чему указанная выше сила воздействует на шайбу. Сильное сцепление болта и гайки через шайбу обеспечивает значительный эффект застопоривания.

В четырнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с пятым или шестым изобретением, отличается тем, что угол наклона паза надрезанного круга шайбы относительно оси болта задан в пределах от 20° до 25°.

Поскольку угол наклона паза надрезанного круга шайбы относительно оси болта задают в пределах от 20° до 25°, торец паза надрезанного круга равномерно входит в контакт с резьбовой поверхностью болта с заданным сдвигом по фазе. Можно плавно уменьшать диаметр конической втулки шайбы посредством крутящего момента, который прилагается по спирали.

В пятнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым или четырнадцатым изобретением, отличается тем, что ширина паза надрезанного круга шайбы задана так, что при полной затяжке болта и гайки обеспечено наличие зазора.

В пятнадцатом изобретении ширина паза надрезанного круга шайбы задана так, что обеспечено наличие зазора между краями паза надрезанного круга в состоянии, когда гайка полностью затянута, так что даже в этом состоянии сохраняется значительная пружинящая сила шайбы, зажатой и закушенной между гайкой и болтом. Таким образом, реализуется эффективное интегрирование болта и гайки.

В шестнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым, четырнадцатым или пятнадцатым изобретением, отличается тем, что на внутренней поверхности конической втулки шайбы сформирована резьба для вхождения в зацепление с резьбовой поверхностью болта.

Поскольку в шестнадцатом изобретении резьба сформирована на внутренней поверхности конической втулки шайбы, обеспечено ее безусловное соединение с резьбовой поверхностью болта, при этом возникает сила трения, которая воздействует как на шайбу, так и на болт, благодаря чему болт и гайка прочно интегрируются друг с другом.

В семнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с шестнадцатым изобретением, отличается тем, что внутренняя резьба на внутренней поверхности конической втулки шайбы внутренняя резьба имеет такой же шаг, что и резьба болта. Поскольку в семнадцатом изобретении внутренняя резьба на внутренней поверхности конической втулки шайбы имеет такой же шаг, что и резьба болта, при затягивании болта и гайки коническая втулка свинчивается с резьбовой поверхностью болта, диаметр втулки плавно уменьшается и она устанавливается в коническом отверстии гайки. Возникает сильный эффект застопоривания благодаря прочному интегрированию болта и гайки через шайбу.

В восемнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с шестнадцатым изобретением, отличается тем, что шаг резьбы, сформированной на внутренней поверхности конической втулки шайбы, меньше чем шаг резьбы болта.

В восемнадцатом изобретении по мере затягивания болта и гайки только край резьбовой поверхности болта находятся в спиральном зацеплении с резьбой, образованной на внутренней периферийной поверхности конической втулки шайбы. Можно легко ослабить крепежное средство с помощью гаечного ключа и т.п. При снятии крепежного элемента не вызывает затруднения проведения работ по внешнему осмотру крепежного средства.

В девятнадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым, четырнадцатым, пятнадцатым, шестнадцатым, семнадцатым или восемнадцатым изобретением, отличается тем, что шайба или гайка выполнена из синтетического полимера.

В девятнадцатом изобретении выполнение крепежного средства из синтетического полимера обеспечивает значительный эффект застопоривания и может использоваться в зависимости от объекта или ситуации, например в местах сильной коррозии и т.п.

В двадцатом изобретении конструкция застопоривающегося крепежного средства, если сравнивать с девятнадцатым изобретением, отличается тем, что на внутренней поверхности конической втулки шайбы в вертикальном направлении сформированы выступы, обращенные внутрь.

В двадцатом изобретении на внутренней поверхности конической втулки шайбы из синтетического полимера в вертикальном направлении сформированы выступы, обращенные внутрь, поэтому когда диаметр конической втулки шайбы уменьшается и коническая втулка входит в часть гайки с коническим отверстием, выступы конической втулки шайбы входят в плотный контакт с резьбовой поверхностью болта, что приводит к зажатию и закусыванию конической втулки шайбы между болтом и гайкой.

Таким образом, обеспечено безусловное воздействие указанной силы на шайбу из синтетического полимера, что создает значительный эффект застопоривания благодаря прочному интегрированию болта и гайки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает вид предлагаемого застопоривающегося крепежного средства в перспективе с пространственным разделением болта, гайки и шайбы;

фиг.2 изображает первый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку, (с) - продольный разрез и (d) - вид снизу;

фиг.3 изображает часть вида, совмещенную с частью разреза первого варианта выполнения гайки, предусмотренной изобретением;

фиг.4 изображает часть вида, совмещенную с частью разреза шайбы и гайки, представленных на фиг.2 и 3, в сборе;

фиг.5(а) изображает продольный разрез шайбы и гайки перед затягиванием, а

фиг.5(b) изображает продольный разрез шайбы и гайки после затягивания;

фиг.6 изображает продольный разрез закрепляемой пластины, закрепленной с помощью крепежного средства, представленного на фиг.1;

фиг.7 изображает пояснительную схему, иллюстрирующую направление действия сил, которые прилагаются к крепежному средству при затягивании;

фиг.8 изображает вид в перспективе, иллюстрирующий, как торцы паза надрезанного круга шайбы врезаются в гайку при затягивании;

фиг.9 изображает второй вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку, (с) - продольный разрез, а (d) - вид снизу;

фиг.10 изображает продольный разрез, поясняющий направление, в котором прилагается сила при затягивании крепежного средства с шайбой, представленной на фиг.9;

фиг.11 изображает третий вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку, (с) - вид снизу;

фиг.12 изображает четвертый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - продольный разрез, а (b) - вид снизу;

фиг.13 изображает продольный разрез пятого варианта выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, совмещенный с частью продольного разреза, изображающего крепежное средство в затянутом состоянии;

фиг.14 изображает шестой вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку, (с) - вид снизу;

фиг.15 изображает седьмой вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид в перспективе, а (b) - продольный разрез;

фиг.16 изображает восьмой вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху и (b) - вид снизу;

фиг.17 изображает девятый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку и (с) - вид снизу;

фиг.18 изображает десятый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сбоку и (b) - вид снизу;

фиг.19 изображает одиннадцатый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, а (b) - вид снизу;

фиг.20 изображает двенадцатый вариант выполнения шайбы, предусмотренной изобретением, где (а) - вид сверху, а (b) - частичный продольный разрез;

фиг.21 изображает вид сверху тринадцатого варианта выполнения шайбы, предусмотренной изобретением;

фиг.22 изображает аналог изобретения и представляет собой вид в перспективе болта, застопоривающего элемента и гайки.

Наилучший способ выполнения изобретения

Далее представлено описание реализации изобретения со ссылкой на чертежи.

Ниже описан первый вариант выполнения застопоривающегося крепежного средства, представленного на фиг.1-6.

Как показано на фиг.1, застопоривающееся крепежное средство содержит шайбу 1, гайку 2 и болт 3. Сборку шайбы 1, гайки 2 и болта 3 выполняют по спирали; при этом болт 3 и гайка 2 оказываются прочно интегрированы друг с другом через шайбу 1, что позволяет создать значительный эффект застопоривания.

Как показано на фиг.1 и 2, в центре основания 4 на круглой плоской поверхности шайба 1 имеет сквозное отверстие для болта 5, через которое проходит резьбовая поверхность 13 болта 3 и которое несколько больше номинального диаметра этой поверхности. Коническая втулка 6, диаметр которой уменьшается в направлении переднего края болта по его оси, ограничивает отверстие 5 и продолжается на некоторое расстояние от него.

В данном варианте соответственно в основании 4 и втулке 6 вырезан паз 7надрезанного круга, расположенный с наклоном в направлении, противоположном спиральному направлению резьбовой поверхности 13 болта 3.

В данном варианте заданный угол θ₁ наклона втулки 6 составляет почти 10°, а угол θ₂ наклона паза 7 в осевом направлении болта 3 находится в пределах от 20° до 25°.

Когда угол наклона θ₁ втулки 6 равен почти 10°, высоту конической втулки 6 задают таким образом, чтобы на внутренней поверхности втулки 6 могло быть сформировано по меньшей мере 2,5 витка внутренней резьбы с тем же шагом резьбы, что и шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3.

Если угол θ₂ наклона паза 7 относительно осевого направления болта находится в диапазоне от 20° до 25°, паз 7 входит в контакт с каждым гребнем резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3 с заданным сдвигом по фазе.

Паз 7 может быть прямым относительно осевого направления болта. Если этот паз расположен наклонно к этому направлению, угол наклона не ограничен диапазоном от 20° до 25°.

Как показано на фиг.3, часть 10 гайки, выполненная с коническим отверстием и предназначенная для установки втулки 6 шайбы 1, сформирована над частью 11 гайки, выполненной с внутренней резьбой, которая свинчивается с резьбовой поверхностью 13 болта 3. Угол θ₃ наклона части 10 гайки составляет почти 10°, т.е. равен углу θ₁ наклона втулки 6. Между частями 11 и 10 гайки сформирован внутренний неровный заплечик 12.

Часть 10 гайки выполнена таким образом, что внутренний диаметр той ее половины, которая не обращена в сторону шайбы 1, меньше внешнего диаметра передней кромки втулки 6, а диаметр отверстия той ее половины, которая обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края корневого участка втулки 6.

Поэтому, как показано на фиг.4, при вводе втулки 6 шайбы 1 в часть 10 гайки 2 в нее входит только передний край втулки 6, так что шайба 1 выступает из гайки 2.

Как показано на фиг.5 и 6, когда закрепляемая пластина 15 зажимается и закусывается между шайбой 1 и болтом 3, происходит завинчивание резьбовой поверхности 13 и части 11 с внутренней резьбой, благодаря чему действует затягивающее усилие гайки 2. Спиральное затягивающее усилие, соответствующее углу подъема резьбы 11 гайки 2, равномерно прилагается к наклонному пазу 7.

Как показано на фиг.5(b), паз 7, первоначально имеющий ширину L1, равномерно сужается до ширины L2, а диаметр всей конической втулки 6 равномерно уменьшается. При затягивании гайки 2 втулка 6 плавно устанавливается в части 10 гайки.

В данном варианте выполнения ширина L1 паза 7 составляет около 3 мм. Ширину L1 паза 7 следует выбирать так, чтобы при полностью затянутой гайке 2 зазор L2 паза 7 был примерно 0,5-1 мм.

Если шайба 1 выполнена из мягкого материала, который мягче материала болта 3, то при затягивании гайки 2 передний торец резьбовой поверхности 13 закусывает внутреннюю поверхность втулки 6. В состоянии, когда внутренняя поверхность втулки 6 срезана, почти вся втулка 6 входит в часть 10 гайки 2.

Таким образом, как показано на фиг.6, втулка 6 оказывается зажатой и закушенной между гайкой 2 и болтом 3 наподобие уплотнения.

На фиг.7 показана схема, поясняющая направления сил, действующих на шайбу 1, гайку 2 и болт 3. Черные стрелки на схеме показывают направления сил, создающих эффект застопоривания посредством шайбы 1, а белые стрелки на схеме показывают направления сил, которые прилагаются к болту 3 и гайке 2.

Как показано на фиг.7, сначала гайка 2 и шайба 1 интегрируются под действием упругого напряжения (стрелка F1) относительно ортогонального к оси болта направления шайбы 1 в состоянии, когда шайба зажата и закушена между гайкой 2 и болтом 3.

Таким образом, втулка 6 находится под действием большого усилия, которое смещает ее в направлении по оси болта (стрелка St) и которое прижимает основание 4 к закрепляемой поверхности при затягивании гайки 2. В этом случае срезающее усилие в направлении разрыва гребней резьбы болта 3 воздействует на втулку 6, внутренняя поверхность которой закушена благодаря взаимодействию с гребнями резьбы болта 3. Это весьма значительное срезающее усилие является уникальной силой трения, воздействующей в осевом направлении болта как на шайбу 1 по всей ее окружности в направлении по оси болта, так и на болт 3. Таким образом, затягивающая сила (стрелка F2) гайки 2, воздействующая на основание 4, испытывает сопротивление в виде сильного пружинящего усилия шайбы 1, посредством которого гайка 2 и болт 3 интегрируются друг с другом.

Таким образом, болт 3 и гайка 2 прочно интегрируются друг с другом через шайбу 1 по двум направлениям интеграции: в направлении, ортогональном оси болта (стрелка F1) и в направлении по оси болта (стрелка F2), что позволяет рационально реализовать значительный эффект застопоривания.

Втулка 6 шайбы 1, зажатая и закушенная между болтом 3 и гайкой 2, действует как клин. К части 11 гайки 2 прилагается усилие (стрелка F4), под воздействием которого резьбовая поверхность 13 болта, завинчиваемого в нее передним краем, создает давление, действующее в направлении по оси болта, при контакте с частью 11 гайки 2, а не при контакте с шайбой 1, при котором оно действует по всей окружности.

Возрастает сила трения (стрелка F5), которая прилагается к гребням резьбы болта 3, завинчиваемого в гайку 2. Интегрирование гайки 2 и болта 3 становится более прочным, и это позволяет рационально реализовать значительный эффект застопоривания при воздействии любой вибрации, такой как бортовая или килевая качка, вибрация в наклонном направлении и т.д.

Если паз 7 шайбы 1 наклонен в направлении, противоположном спиральному направлению болта 3, как показано на фиг.8, спиральное усилие Т затягивания гайки 2 прилагается к основанию 4 шайбы 1. Таким образом, торец 7а паза 7 с передней стороны в спиральном направлении приобретает заостренную форму по отношению к затягивающей поверхности 2а гайки 2. Заостренный торец 7а паза 7 закусывает поверхность 2а гайки 2 и на некотором этапе врезается в нее и стопорится.

Поскольку направление ослабления спирального зацепления болта 3 и гайки 2 противоположно направлению, в котором прилагается усилие Т затягивания, то даже в случае, когда вибрация или подобное воздействие прилагается в направлении ослабления спирального зацепления болта 3 и гайки 2, участок, на котором торец 7а паза 7 врезался в поверхность 2а гайки 2, действует в качестве стопора и предотвращает вращение гайки 2 в направлении ослабления.

Высота втулки 6 шайбы 1 меньше, чем высота части 10 гайки. Внутренний неровный заплечик 12 располагается между частями 10 и 11 гайки 2. Поэтому даже в случае удлинения втулки 6 под действием усилия затягивания гайки 2 край втулки 6 не достигает части 11, что позволяет избежать повреждения резьбовой поверхности 13 и части 11.

Узел из шайбы 1 и гайки 2 в сборе с болтом 3 не является единственным вариантом предлагаемого соединения. Еще более значительный эффект застопоривания может быть получен при использовании нескольких комплектов из шайбы 1 и гаки 2.

Несмотря на то что в примере, приведенном здесь, описано только выполнение шайбы 1 болта 3 из мягкого материала, изобретение не ограничивается данным примером. В комплекте из болта 3 и шайбы 1 из мягкого материала может быть выполнен сам болт. В этом случае шайба 1 из прочного материала прижимает гребни резьбы болта 3 из мягкого материала. Внутренняя поверхность конической втулки связывается с гребнями резьбы под давлением. Указанные выше силы, показанные на фиг.7, воздействуют на шайбу 1. Значительный эффект застопоривания реализуется благодаря прочному интегрированию болта 3 и гайки 2 через шайбу 1.

Например, сочетание закаленного сплава с мартенситным строением и незакаленного сплава или подобного материала рассматривается как прочный материал. Если шайба 1, выполненная с использованием закаленного сплава в качестве прочного материала, подверглась уменьшению диаметра, то при снятии усилия затяжки гайки 2 шайба возвращается в исходное состояние. Таким образом, шайба 1 может многократно использоваться без снижения эффекта застопоривания.

Далее следует описание второго варианта выполнения предлагаемой шайбы 1.

На фиг.9 показан пример второго варианта выполнения предлагаемой шайбы 1, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку, (с) - продольный разрез и (d) - вид снизу.

В шайбе 1 втулка 6 снабжена утолщением 9, несколько смещенным от центра сквозного отверстия 5 для болта. В части 10 гайки 2, в которой размещается втулка 6, возрастает площадь заплечика 12, расположенного между частями 10 и 11 гайки.

На фиг.10 представлена схема, поясняющая направление воздействия силы и эффект застопоривания, возникающий при использовании эксцентрической шайбы 1.

Как показано на фиг.10, несколько эксцентрически расположенное утолщение 9 втулки 6, размещаемое в части 10 гайки, поджимает болт 3 в радиальном направлении (стрелка F1). Болт 3, который под давлением утолщения 9 стремится занять слегка наклоненное положение, поджат (стрелка F2) частью 11 гайки 2 со стороны, в радиальном направлении противоположной утолщению 9. Таким образом, к болту 3 в его верхней и нижней частях приложены усилия сжатия F1 и F2, действующие в противоположных радиальных направлениях, что позволяет получить значительный эффект застопоривания.

Благодаря эффекту заклинивания, при котором утолщение 9 втулки 6, установленное в части 10 гайки 2, поджимает болт 3 в радиальном направлении, усилие (стрелка F4), прижимающее резьбовую поверхность 13 болта к части 11 гайки 2, прилагается по всей окружности этой части, находящейся в спиральном зацеплении не с шайбой 1, а с передним концом болта. Сила трения, которая прилагается к гребням резьбы гайки 2 и болта 3 усиливается, так что интеграция болта 3 и гайки 2 возрастает.

На фиг.11 показан пример третьего варианта выполнения шайбы 1, где (а) - вид сверху, (b) - вид сбоку и (с) - вид снизу.

Что касается шайбы 1, то на внутренней поверхности втулки 6 в количестве 2,5 - 3 витков сформирована внутренняя резьба 8, имеющая такой же шаг резьбы, что и шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3. Паз 7 наклонен в том же направлении, что и спиральное направление болта 3.

Если внутренняя резьба 8 с таким же шагом резьбы, что и шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3, сформирована на внутренней поверхности втулки 6, то при спиральном зацеплении болта 3 и гайки 2 резьба 8 по спирали входит во взаимодействие с резьбовой поверхностью 13 болта 3. Усилие затягивания в спиральном направлении равномерно прилагается к пазу 7, наклоненному в том же направлении, что и указанное спиральное направление. Диаметр всей втулки 6 равномерно уменьшается, что позволяет плавно установить втулку 6 шайбы 1 в части 10 гайки 2. При этом работы по затяжке значительно облегчаются.

На фиг.12 показан четвертый вариант выполнения шайбы 1. На внутренней поверхности втулки 6 с несколько эксцентрически расположенным утолщением 9 также может быть сформирована внутренняя резьба 8 с тем же шагом резьбы, что и шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3.

В пятом варианте выполнения шайбы 1, представленном на фиг.13, показано, что возможно формирование на внутренней поверхности втулки 6 шайбы 1 резьбы 8 с шагом резьбы, меньшим, чем шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3.

Если шаг резьбы 8 меньше, чем шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3, то только передняя часть резьбовой поверхности 13 по спирали входит в зацепление с резьбой 8 шайбы 1. Поэтому крепежный элемент можно легко ослабить с помощью гаечного ключа или подобного инструмента. Это удобно в том случае, когда необходимо снимать крепежное средства через заранее установленные промежутки времени. Таким образом, облегчается проведение таких работ, как периодический осмотр и т.д.

Резьба 8, которая имеет шаг резьбы меньший, чем шаг резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3, также может быть сформирована на внутренней периферийной поверхности втулки 6 шайбы 1 с утолщением 9, несколько смещенным от центра.

Как показано на фиг.14, иллюстрирующей шестой вариант выполнения шайбы 1, паз 7 шайбы 1 может также иметь прямую форму в направлении, совпадающем с осевым направлением болта 3.

Когда втулка 6 шайбы 1 оказывается принудительно смещена в направлении по оси болта под действием затягивающей силы гайки 2 (см. фиг.7, стрелка St), торец прямого паза 7 приобретает заостренную форму по отношению к затягивающей поверхности гайки 2. Заостренный торец паза 7 врезается в затягивающую поверхность гайки 2. Участок, в который врезался торец паза 7, служит в качестве ограничителя и предотвращает вращение гайки 2 в направлении ослабления.

На фиг.15 показан седьмой вариант выполнения шайбы 1. В центре основания 4 шайбы 1 сформировано углубление 4а, диаметр которого несколько превышает наибольший диаметр конической втулки.

Как правило, диаметр внутренней резьбы 11 гайки 2 несколько больше, чем диаметр резьбовой поверхности 13 болта 3, с допуском на неточности механической обработки. Гайка 2 и болт 3 затянуты таким образом, что болт 3 несколько наклонен относительно гайки 2.

Установлено, что чем больше типовой размер гайки 2 и болта 3, тем больше наклон болта 3 относительно гайки 2. Когда болт 3 слегка наклонен, давление гайки 2 на основание 4 прилагается неравномерно по окружности основания 4 шайбы 1, симметрично с осью болта. Таким образом, не может достигаться эффект застопоривания.

Так как в центральной части основания 4 шайбы 1 имеется углубление 4а, давление гайки 2 на основание 4 воздействует на внутреннюю поверхность углубления 4а. Часть основания 4, оставшаяся вокруг углубления 4а, равномерно по всей поверхности входит в контакт с присоединяемой пластиной. Даже в случае, когда используется крепежное средство большого типового размера, давление гайки 2 на основание 4 действует равномерно по всей окружности основания 4 шайбы 1, симметрично оси болта, и таким образом достигается эффективное интегрирование гайки 2 и болта 3 через шайбу 1.

Когда используются болт 3 и гайка 2 большого размера, толщина основания 4 шайбы 1, заданная в соответствии с типовым размером гайки и болта, увеличивается соответственно. Однако проблема заключается в том, что если толщина основания 4 возрастает, происходит увеличение крутящего момента затяжки, и работа по затяжке становится более трудоемкой.

Если в основании 4 шайбы 1 имеется углубление 4а, то благодаря этому углублению между резьбовой поверхностью 13 болта 3 и основанием 4 шайбы 1 образуется зазор. Таким образом, основание 4 шайбы 1 становится тоньше в районе вокруг резьбовой поверхности 13 болта 3, так что крутящий момент затяжки может быть уменьшен. Следовательно, даже при использовании крепежного средства большого размера, в котором основание 4 шайбы 1 имеет большую толщину, работа по затяжке не является трудоемкой.

На фиг.16 показан пример восьмого варианта выполнения шайбы 1, в основании 4 которой выполнены надрезы 4b, полученные путем выреза части материала основания 4 в радиальном направлении.

Благодаря надрезам 4b степень свободы деформации шайбы 1 при затягивании гайки 2 возрастает, т.к. втулка 6 легко сгибается и деформируется в направлении уменьшения диаметра, а гайка 2 легко затягивается без чрезмерных усилий.

Если в конической втулке имеется утолщение 9, то благодаря выполнению радиальных надрезов 4b в основании 4, сформированном непрерывно с участком наибольшей толщины утолщения 9, степень свободы деформации, особенно участка, для которого требуется усилие для вращения, возрастает благодаря наличию утолщения 9. Таким образом, крутящий момент затяжки уменьшается и не возникает трудностей при выполнении работ по затяжке.

На фиг.17 показан пример девятого варианта выполнения шайбы 1. В направлении по оси втулки 6 шайбы 1 выполнены вертикальные канавки 7а. Благодаря этим канавкам степень свободы деформации втулки 6 под действием усилия затяжки гайки 2 увеличивается, т.к. втулка 6 легко сгибается и деформируется в направлении уменьшения диаметра. Таким образом, можно уменьшить крутящий момент затяжки.

Поскольку благодаря канавкам 7а степень свободы деформации шайбы 1 увеличена, упругое напряжение втулки 6 в направлении, ортогональном оси болта, не ослабевает, и таким образом сохраняется прочное интегрирование болта и гайки.

Канавки 7а также могут быть сформированы с наклоном в том же направлении, что и направление спирали резьбы резьбовой поверхности 13 болта 3, наподобие того, как выполнен паз 7.

Если канавки 7а наклонены в том же направлении, что и направление спирали резьбы резьбовой поверхности 13, то поскольку затягивающее усилие гайки 2, которое прилагается по спирали, также прилагается равномерно к канавкам 7а, диаметр втулки 6 равномерно уменьшается. Работы по затяжке крепежного средства не требуют значительных усилий.

На фиг.18 показан пример десятого варианта выполнения шайбы 1. Во втулке 6 с несколько эксцентрически расположенным утолщением 9 вертикальные канавки 7а или паз 7 сформированы в стороне от участка наибольшей толщины утолщения 9, при этом на болт 3 может действовать радиальное давление со стороны утолщения 9. Таким образом, на болт 3 с противоположных радиальных направлений действуют сжимающие усилия, приложенные к нему в верхней и нижней позициях на его резьбовой поверхности 13, что позволяет получить значительный эффект застопоривания.

Вертикальные канавки 7а или паз 7 не обязательно должны быть наклонены в том же направлении, что и спиральное направление резьбовой поверхности 13; они также могут иметь различную форму: прямую, V-образную, волновую и т.д.

На фиг.19 показан одиннадцатый вариант выполнения шайбы 1. Помимо паза 7 шайба 1 имеет надрезы 4b, выполненные в ее основании 4, и вертикальные канавки 7а, выполненные во втулке 6.

В шайбе 1, представленной на фиг.19, степень свободы деформации шайбы 1 возрастает благодаря двойному эффекту, оказываемому надрезами 4b и канавками 7а. Втулка 6 слегка сгибается и деформируется, а ее диаметр уменьшается.

Поэтому работы по затяжке не вызывают трудностей, и повышается эффективность выполняемых работ.

Крепежное средство может быть сделано из синтетического полимера. Например, при использовании волокнита крепежное средство по данному изобретению может использоваться там, где требуется обеспечение прочности, коррозионной стойкости и т.д. Крепежное средство, выполненное из материала, обеспечивающего оптимальный эффект застопоривания, может использоваться в соответствии с назначением объекта, местом эксплуатации и т.д.

На фиг.20 показан двенадцатый вариант выполнения шайбы 1. На всем протяжении внутренней поверхности выполненной из синтетического полимера втулки 6 шайбы 1 в вертикальном направлении сформированы три выступа 6а.

Поскольку высокая точность изготовления шайбы 1 из синтетического полимера при умеренных затратах трудно достижима, на внутренней поверхности втулки 6 сформированы выступы 6а. Гребни резьбы болта 3 закусываются выступами 6а, благодаря чему втулка 6 безусловно оказывается зажатой и закушенной между гайкой 2 и болтом 3. Таким образом, указанные выше силы, обеспечивающие прочное интегрирование гайки 2 и болта 3, воздействуют на шайбу 1 из синтетического полимера, благодаря чему может достигаться значительный эффект застопоривания.

Как показано на фиг.20(b), если шайба используется в крепежном средстве большого типового размера, в основании 4 шайбы 1 может быть выполнено углубление 4а, аналогичное углублению, описанному в седьмом варианте выполнения, представленном на фиг.16.

На фиг.21 показан тринадцатый вариант выполнения шайбы 1. Количество выступов 6а, сформированных на внутренней поверхности втулки 6 шайбы 1, не обязательно должно быть ограничено тремя, как показано в двенадцатом варианте выполнения, представленном на фиг.20. Возможно выполнение множества выступов 6а, расположенных под тем же углом.

На фиг.20 и 21 представлены примеры выполнения выступов 6а втулки 6 с утолщением 9. Однако выступы 6а также могут формироваться на внутренней поверхности втулки 6, не имеющей утолщения 9.

Как указано выше, в соответствии с изобретением благодаря тому, что основание 4 шайбы 1 и втулка 6 устанавливаются между болтом 3 и гайкой 2, болт 3 и гайка 2 прочно интегрируются друг с другом по двум направлениям интеграции - в направлении, ортогональном оси болта, и в направлении по оси болта, что позволяет рациональными средствами реализовать значительный эффект застопоривания.

1. Застопоривающееся крепежное средство, содержащее болт,

шайбу, в основании которой имеется сквозное отверстие для болта, несколько превышающее номинальный диаметр болта, причем вокруг сквозного отверстия для болта сформирована коническая втулка, которая продолжается на некоторое расстояние от этого отверстия и диаметр которой уменьшается в направлении вверх по оси болта, а в основании шайбы и конической втулке выполнен непрерывный сквозной паз, и гайку, в которой имеется часть с внутренней резьбой, которая свинчивается с резьбовой поверхностью болта, и часть с коническим отверстием, сформированная над частью с внутренней резьбой и выполненная таким образом, что внутренний диаметр той ее половины, которая не обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края переднего участка указанной конической втулки, диаметр отверстия той ее половины, которая обращена в сторону шайбы, меньше диаметра внешнего края корневого участка указанной конической втулки шайбы, а высота несколько больше высоты этой втулки, при этом сформирована конусообразная поверхность, которая имеет такой же угол наклона, как и угол наклона поверхности конической втулки шайбы, причем часть конической втулки шайбы выполнена в виде утолщения, несколько смещенного от центра окружности сквозного отверстия для болта.

2. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что высота конической втулки шайбы задана таким образом, что на внутренней поверхности конической втулки шайбы сформировано по меньшей мере 2,5 витка внутренней резьбы с тем же шагом, что и шаг резьбы болта.

3. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в узле из шайбы и болта шайба выполнена или болт выполнен из более мягкого материала.

4. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что указанный непрерывный сквозной паз сформирован в шайбе с наклоном в направлении, противоположном спиральному направлению резьбы болта.

5. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что непрерывный сквозной паз сформирован с наклоном в том же направлении, что и спиральное направление резьбы болта.

6. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что непрерывный сквозной паз сформирован в том же направлении, что и осевое направление болта.

7. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в основании шайбы имеется углубление, диаметр которого несколько превышает большой диаметр конической втулки, а высота меньше толщины указанного основания.

8. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в основании шайбы имеется по меньшей мере один надрез, полученный путем выреза части основания в радиальном направлении.

9. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в основании шайбы имеется по меньшей мере один надрез, полученный путем выреза части основания в радиальном направлении, причем основание выполнено непрерывно с участком наибольшей толщины эксцентрической конической втулки шайбы.

10. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в конической втулке шайбы имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка.

11. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что в конической втулке шайбы имеется по меньшей мере одна вертикальная канавка, сформированная в стороне от участка наибольшей толщины эксцентрической конической втулки шайбы.

12. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что угол наклона конической втулки шайбы составляет почти 10°.

13. Застопоривающееся крепежное средство по п.4 или 5, отличающееся тем, что угол наклона непрерывного сквозного паза относительно осевого направления болта задан в пределах от 20 до 25°.

14. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что ширина непрерывного сквозного паза задана так, что при полной затяжке болта и гайки обеспечено наличие зазора.

15. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней периферийной поверхности указанной конической втулки указанной шайбы сформирована резьба для вхождения в зацепление с резьбовой поверхностью болта.

16. Застопоривающееся крепежное средство по п.15, отличающееся тем, что внутренняя резьба на внутренней поверхности конической втулки шайбы имеет такой же шаг, что и резьба болта.

17. Застопоривающееся крепежное средство по п.15, отличающееся тем, что шаг резьбы на внутренней поверхности конической втулки шайбы меньше, чем шаг резьбы болта.

18. Застопоривающееся крепежное средство по п.1, отличающееся тем, что шайба или гайка выполнена из синтетического полимера.

19. Застопоривающееся крепежное средство по п.18, отличающееся тем, что на всей внутренней поверхности конической втулки шайбы в вертикальном направлении сформированы выступы, обращенные внутрь.