Кольцо с индикацией обжима
Изобретение относится к крепежным средствам, а более конкретно к крепежному средству, включающему в себя кольцо с индикацией обжима. Обжимное кольцо, содержащее: кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и внешний диаметр; фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента и имеющий внешний диаметр; и зубчатый выступ, образованный в месте, вблизи которого первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем выступ включает в себя множество зубцов и множество впадин, причем каждый из множества зубцов продолжается нерадиально в направлении ко второму концу кольцевого элемента, и каждая из множества впадин продолжается нерадиально в направлении к первому концу кольцевого элемента, причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия, и при этом когда обжимное кольцо обжимается каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа сливается с внешним диаметром кольцевого элемента и внешним диаметром фланца. Это позволяет создать обжимное кольцо, которое использует меньше материала, в то же время обеспечивая надлежащую площадь опоры и визуальную индикацию законченного обжима. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка относится к и испрашивает приоритет по совместной частично продолжающей заявке на патент США № 13/832,974, поданной 15 марта 2013 г., озаглавленной «Кольцо с индикацией обжима», и заявке на патент США № 13/748,851, озаглавленной «Кольцо с индикацией обжима», поданной 24 января 2013 г., и которые относятся к и испрашивают приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/594,061, озаглавленной «Кольцо с индикацией обжима», поданной 2 февраля 2012 г., содержание которых включено сюда путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к крепежным средствам, а более конкретно к крепежному средству, включающему в себя кольцо с индикацией обжима.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Состоящие из двух частей обжимные крепежные средства, обычно называемые крепежными болтами, используются для скрепления вместе множества деталей. Обжимные крепежные средства обычно включают в себя штифт, содержащий запирающие канавки, и обжимное кольцо, выполненное с возможностью обжатия в запирающих канавках штифта при помощи установочного инструмента для крепежного средства. Кольцо может включать в себя выполненный за одно целое диск или фланец, который выдерживает высокую обжимную нагрузку в деталях, изготовленных из мягких сталей или алюминия, без заглубления. Во многих применениях кольцо устанавливают на стали с прочностью от средней до высокой, которая не требует такой большой площади опоры, которая необходима для мягких сталей или алюминия. Кольцо может также включать в себя выпуклые контрольные элементы, продолжающиеся от фланца кольца, которые обнаруживаются установочным инструментом для визуальной индикации законченного обжима кольца и установленных свойств. Существует необходимость в обжимном кольце, которое использует меньше материала, в то же время обеспечивая надлежащую площадь опоры и визуальную индикацию законченного обжима.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном варианте осуществления обжимное кольцо включает в себя кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и внешний диаметр; фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента и имеющий внешний диаметр; и зубчатый выступ, образованный в вместе, вблизи которого первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия, и при этом, когда обжимное кольцо обжимается, выступ подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором выступ сливается с внешним диаметром кольцевого элемента и внешним диаметром фланца. В варианте осуществления, когда выступ находится в своем деформированном состоянии, переходная ступень включает в себя криволинейный участок. В варианте осуществления криволинейный участок включает радиус кривизны. В варианте осуществления кольцевой элемент включает в себя отверстие, продолжающееся от первого конца ко второму концу кольцевого элемента, внутреннюю поверхность, образованную отверстием, и установочное ушко, продолжающееся от внутренней поверхности. В варианте осуществления обжимное кольцо дополнительно содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из низкоуглеродистой стали, отожженной низкоуглеродистой стали и не подвергнутой отжигу низкоуглеродистой стали. В варианте осуществления обжимное кольцо получено высадкой. В варианте осуществления кольцевой элемент включает в себя насечку, образованную в окружном направлении на внешнем диаметре и вблизи его второго конца.
В варианте осуществления описано крепежное средство, включающее в себя штифт, содержащий удлиненную хвостовую часть, которая заканчивается на одном конце головкой и включает в себя резьбовой участок, содержащий множество резьб с запирающими канавками; и обжимное кольцо, включающее в себя кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и внешний диаметр, фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента обжимного кольца и имеющий внешний диаметр, и зубчатый выступ, образованный в месте, в котором первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия на запирающих канавках резьбового участка штифта, и при этом, когда обжимное кольцо обжимается, выступ подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором выступ сливается с внешним диаметром кольцевого элемента обжимного кольца и внешним диаметром фланца.
В варианте осуществления описано обжимное кольцо, включающее в себя кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, внешний диаметр, и насечку, образованную в окружном направлении на внешнем диаметре и вблизи его второго конца; фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента и имеющий внешний диаметр; и переходную ступень, образованную в месте, в котором первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия, и при этом, когда обжимное кольцо обжимается, переходная ступень подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором переходная ступень сливается с внешним диаметром кольцевого элемента и внешним диаметром фланца.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1 представляет собой вертикальный вид сбоку с пространственным разнесением элементов крепежного средства, выполненного в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 2 представляет собой вертикальный вид сбоку обжимного кольца, используемого в соответствии с крепежным средством, показанным на фиг. 1;
Фиг. 2А представляет собой увеличенный вид, показывающий участок 2А на фиг. 2;
Фиг. 3 представляет собой вид сверху обжимного кольца, показанного на фиг. 2;
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку с частичным разрезом крепежного средства, показанного на фиг. 1, в установленном положении, при этом показана часть кольца в положении минимального зажима и часть другого подобного кольца в положении максимального зажима для сравнения;
Фиг. 4А представляет собой увеличенный вид, показывающий участок 4А на фиг. 4;
Фиг. 5 представляет собой вертикальный вид сбоку обжимного кольца, показанного на фиг. 2, в сравнении с и в совмещении с фланцевым участком существующего кольца сравнимого размера, которое показано пунктирной линией;
Фиг. 6 представляет собой перспективный вид обжимного кольца, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления; и
Фиг. 7А и 7В представляют собой вертикальные виды соответственно сбоку и спереди обжимного кольца, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссылаясь на фиг. 1, в варианте осуществления показано крепежное средство 10, включающее в себя штифт 12 и обжимное кольцо 14, которое выполнено с возможностью сопряжения с и обжатия на штифте 12. В варианте осуществления штифт 12 включает в себя удлиненную хвостовую часть 16, которая заканчивается на одном конце головкой 18. В варианте осуществления хвостовая часть 16 включает в себя резьбовой участок 20, содержащий множество резьб 22 с запирающими канавками 24, и затягивающий участок 26, содержащий множество затягивающих канавок 28. В варианте осуществления штифт 12 выполнен из среднеуглеродистой стали. В варианте осуществления штифт 12 представляет собой болт с прочностью класса 8. В других вариантах осуществления штифт 12 может характеризоваться любым классом прочности, известным в данной области техники, таким как, например, класс 2, класс 5, класс 8, класс 8.8 и класс 10.9. В других вариантах осуществления штифт 12 может быть выполнен из других пригодных материалов, известных в данной области техники. В других вариантах осуществления штифт 12 может состоять из любой из штифтов, раскрытых и описанных в патенте США № 7,293,339, выданном Mercer и др., который включен в своем полном объеме сюда путем ссылки.
Ссылаясь на фиг. 2, 2А и 3, обжимное кольцо 14 включает в себя трубчатый кольцевой элемент 30, содержащий первый конец 32 и второй конец 34, противоположный первому концу 32, фланец 36, продолжающийся в окружном направлении от и на первом конце 32, и сквозное отверстие 38, продолжающееся от первого конца 32 ко второму концу 34. В варианте осуществления кольцевой элемент 30 включает в себя, по существу, равномерную, цилиндрическую конфигурацию. В варианте осуществления в недеформированном состоянии обжимное кольцо 14 включает в себя ступень или выступ 40 с резким переходом, образованный в месте, в котором первый конец 32 кольцевого элемента 30 переходит во фланец 36. В варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень 40 прямолинейная или по существу прямолинейная. В варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень 40 ориентирована под углом А примерно 90° от продольной оси Х-Х обжимного кольца 14 (фиг. 2А). В другом варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень 40 ориентирована под углом А примерно 120° от оси Х-Х. В другом варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень 40 ориентирована под углом А примерно 135° от оси Х-Х. В другом варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень ориентирована под углом А, находящимся в пределах от примерно 90° до примерно 135° от оси Х-Х. В варианте осуществления в недеформированном состоянии переходная ступень 40 визуально показывает и разграничивает первый и второй концы 32, 34 кольца 14 в момент установки.
В варианте осуществления обжимное кольцо 14 включает в себя внутреннее установочное ушко 42, продолжающееся от внутренней поверхности 44 кольца 14. В варианте осуществления установочное ушко 42 включает в себя одну резьбу, такую как резьба, показанная в патенте США № 4,867,625, выданном Dixon, который включен в своем полном объеме в данный документ путем ссылки. В варианте осуществления установочное ушко 42 расположено вблизи второго конца 34 кольцевого элемента 30 обжимного кольца 14. В другом варианте осуществления установочное ушко 42 расположено вблизи первого конца 32 кольцевого элемента 30 обжимного кольца 14. Назначение и функция установочного ушка 42 будут описаны ниже. В другом варианте осуществления обжимное кольцо 14 не включает в себя установочное ушко 42.
В варианте осуществления обжимное кольцо 14 изготовлено из низкоуглеродистой стали. В другом варианте осуществления обжимное кольцо 14 изготовлено из подвергнутой отжигу низкоуглеродистой стали. В другом варианте осуществления обжимное кольцо 14 изготовлено из отожженной низкоуглеродистой стали. В другом варианте осуществления обжимное кольцо 14 получено высадкой и не требует термообработки, как раскрыто и описано в вышеупомянутом патенте США № 7,293,339, выданном Mercer и др. Применительно к данному документу термин «высадка» относится к кольцу, которое подвергается деформационному упрочнению, например, в результате холодной обработки, вместо изменения твердости при использовании термообработки (например, закалки и отпуска; снятия внутренних напряжений и др.).
Ссылаясь на фиг. 4, в варианте осуществления обжимное кольцо 14 и штифт 12 выполнены с возможностью скрепления множества деталей 46, 48 вместе. В варианте осуществления хвостовую часть 16 штифта 12 вставляют в сквозные отверстия деталей 46, 48 так, что головка 18 примыкает к одной стороне 50 детали 46, а хвостовая часть 16 продолжается наружу из одной стороны 52 детали 48. В варианте осуществления обжимное кольцо 14 насаживают на хвостовую часть 16 штифта 12, в результате чего хвостовая часть 16 вставляется в сквозное отверстие 38 кольца 14 (фиг. 2 и 3) и установочное ушко 42 сцепляется посредством резьбы с резьбами 22 штифта 12, чтобы первоначально удерживать кольцо 14 на штифте 12. В варианте осуществления обжимное кольцо 14 насаживают на штифт 12 до тех пор, пока фланец 36 кольца 14 не упрется в сторону 52 детали 48.
В варианте осуществления затягивающие канавки 28 штифта 12 выполнены с возможностью захвата посредством совмещения с зубьями зажимных кулачков установочного инструмента для крепежного средства, содержащего обжимную наковальню (не показана на чертежах). В варианте осуществления установочный инструмент для крепежного средства может состоять из инструментов, раскрытых и описанных в вышеупомянутом патенте США № 7,293,339, выданном Mercer и др. В варианте осуществления обжимная наковальня инструмента выполнена с возможностью сцепления с обжимным кольцом 14 и приложения относительного осевого усилия между кольцом 14 и штифтом 12 и для продвижения кольца 14 и обжатия его в запирающие канавки 24 штифта 12 (не показаны на чертежах). В варианте осуществления в процессе установки переходная ступень 40 кольца 14 (фиг. 2 и 2А) подвергается обжиму и деформируется внутрь в деформированное состояние. На фиг. 4 показано кольцо 14, полностью установленное на штифте 12, при этом показан как минимальный зажим, который используют для скрепления более тонких деталей 46, 48, так и максимальный зажим, который используют для скрепления более толстых деталей 46, 48. В варианте осуществления, когда кольцо полностью и надлежащим образом установлено, переходная ступень 40 (в своем деформированном состоянии) сливается с внешним диаметром кольца 14, как показано на фиг. 4, точнее с внешним диаметром кольцевого элемента 30 и внешним диаметром фланца 36, и характеризуется как плавный, обтекающий криволинейный участок 54. В варианте осуществления криволинейный участок 54 обеспечивает визуальную индикацию того, что кольцо 14 полностью обжато и установлено на штифт 12, и что детали 46, 48 прочно скреплены друг с другом. В варианте осуществления, который показан на фиг. 4А, криволинейный участок 54 имеет радиус кривизны R. В варианте осуществления для крепежного средства 10 размером 1/2 дюйма радиус R кривизны равен примерно 0,476 дюйма. В варианте осуществления для крепежного средства размером 5/8 дюйма радиус R кривизны равен примерно 0,595 дюйма. В варианте осуществления для крепежного средства 10 размером 3/4 дюйма радиус R кривизны равен примерно 0,714 дюйма. При полной установке фланец 36 выполнен и выполнен с возможностью обеспечения надлежащей площади опоры, чтобы выдерживать удерживаемую зажимную нагрузку без заглубления кольца 14 в деталь 48. В варианте осуществления благодаря уменьшенному размеру фланца 36 количество материала, требующееся для изготовления кольца 14, будет меньше, чем требующееся для сравнимого фланцевого кольца 56, известного в данной области техники, которое показано пунктирной линией на фиг. 5. В варианте осуществления обеспечивается уменьшение количества материала примерно на 10-15%.
На фиг. 6 показано обжимное кольцо 114 в соответствии с другим вариантом осуществления. Обжимное кольцо 114 выполнено и функционирует так же, как кольцо 14 за исключением следующих отличий. В варианте осуществления обжимное кольцо 114 включает в себя трубчатый кольцевой элемент 130, содержащий первый конец 132 и второй конец 134, противоположный первому концу 132, фланец 136, продолжающийся в окружном направлении от и на первом конце 132, и сквозное отверстие 138, продолжающееся от первого конца 132 до второго конца 134. В варианте осуществления кольцевой элемент 130 включает в себя зубчатый/волнистый выступ 140, который продолжается от первого конца 132 до промежуточного участка между первым и вторым концами 132, 134. В варианте осуществления выступ 140 включает в себя множество зубцов 141 и множество впадин 143, которые чередуются друг с другом, как показано на фиг. 6, которые визуально делятся на множество участков выступа 140. В варианте осуществления зубцы 141 и впадины 143 выступа 140 образуют трапециевидную форму волны. В других вариантах осуществления зубцы 141 и впадины 143 выступа 140 могут состоять из других форм и размеров. В варианте осуществления в процессе установки выступ 140 кольца 114 подвергается обжиму и деформируется внутрь в деформируемое состояние. В варианте осуществления, когда кольцо 114 полностью и надлежащим образом установлено, выступ 140 (в своем деформированном состоянии) и, в частности, зубцы 141 и впадины 143 сливаются с внешним диаметром кольца 114 и характеризуются как множество плавных обтекаемых криволинейных участков вокруг него (не показаны на чертежах). В варианте осуществления криволинейные участки обеспечивают разные точки визуальной индикации по всему внешнему диаметру кольца 114 того, что кольцо 114 полностью обжато и установлено на штифт и что детали скреплены друг с другом. Если же один или несколько зубцов 141 и/или впадин 143 не сливаются с внешним диаметром кольца 114, то это обеспечивает визуальную индикацию того, что кольцо 114 не полностью обжато.
На фиг. 7 показано обжимное кольцо 214 в соответствии с другим вариантом осуществления. Обжимное кольцо 214 выполнено и функционирует так же, как кольцо 14 за исключением того, что кольцевой элемент 230 включает в себя насечку 231, образованную в окружном направлении на его внешнем диаметре и расположенную рядом с вторым концом 234 кольцевого элемента 230. Насечка 231 выполнена с возможностью деформирования при приложении к ней установочного инструмента, даже в том случае, если инструмент не полностью обжимает кольцо 214, таким образом, обеспечивая визуальную индикацию того, прикладывался ли вообще к ней инструмент. В варианте осуществления кольцо 114, показанное на фиг. 6 и описанное выше, включает в себя насечку 231 (не показана на чертежах).
Следует понимать, что варианты осуществления, описанные в данном документе, являются только примерными и что специалист в данной области техники может выполнить множество изменений и дополнений, не выходящих за рамки сущности и объема изобретения. Предполагается, что все такие изменения и дополнения включены в объем изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.
1. Обжимное кольцо, содержащее:
кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и внешний диаметр;
фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента и имеющий внешний диаметр; и
зубчатый выступ, образованный в месте, вблизи которого первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем выступ включает в себя множество зубцов и множество впадин, причем каждый из множества зубцов продолжается нерадиально в направлении ко второму концу кольцевого элемента, и каждая из множества впадин продолжается нерадиально в направлении к первому концу кольцевого элемента,
причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия, и при этом, когда обжимное кольцо обжимается, каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа сливается с внешним диаметром кольцевого элемента и внешним диаметром фланца.
2. Обжимное кольцо по п.1, в котором, когда каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа находится в своем деформированном состоянии, выступ включает в себя криволинейный участок.
3. Обжимное кольцо по п.2, в котором криволинейный участок включает радиус кривизны.
4. Обжимное кольцо по п. 1, в котором кольцевой элемент включает в себя отверстие, продолжающееся от первого конца ко второму концу кольцевого элемента, внутреннюю поверхность, образованную отверстием, и установочное ушко, продолжающееся от внутренней поверхности.
5. Обжимное кольцо по п.1, в котором обжимное кольцо дополнительно содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из низкоуглеродистой стали, отожженной низкоуглеродистой стали и не подвергнутой отжигу низкоуглеродистой стали.
| 6. | Обжимное кольцо по п.1, в котором обжимное кольцо получено высадкой. |
7. Обжимное кольцо по п.1, в котором кольцевой элемент включает в себя насечку, образованную в окружном направлении на внешнем диаметре и вблизи его второго конца.
8. Крепежное средство, содержащее:
штифт, содержащий удлиненную хвостовую часть, которая заканчивается на одном конце головкой и включает в себя резьбовой участок, содержащий множество резьб с запирающими канавками; и
обжимное кольцо, включающее в себя кольцевой элемент, содержащий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и внешний диаметр, фланец, продолжающийся в окружном направлении от первого конца кольцевого элемента обжимного кольца и имеющий внешний диаметр, и зубчатый выступ, образованный в месте, в котором первый конец кольцевого элемента переходит во фланец, причем выступ включает в себя множество зубцов и множество впадин, при этом каждый из множества зубцов продолжается нерадиально в направлении ко второму концу кольцевого элемента, и каждая из множества впадин продолжается нерадиально в направлении к первому концу кольцевого элемента,
причем обжимное кольцо выполнено с возможностью обжатия на запирающих канавках резьбового участка штифта, и причем, когда обжимное кольцо обжимается, каждый из множества зубцов и каждая из впадин выступа подвергается деформации из недеформированного состояния в деформированное состояние, в котором каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа сливается с внешним диаметром кольцевого элемента обжимного кольца и внешним диаметром фланца.
9. Крепежное средство по п.8, в котором, когда каждый из множества зубцов и каждая из множества впадин выступа находится в своем деформированном состоянии, выступ включает в себя криволинейный участок.
10. Крепежное средство по п. 9, в котором криволинейный участок включает радиус кривизны.
11. Крепежное средство по п.10, в котором кольцевой элемент обжимного кольца включает в себя отверстие, продолжающееся от первого конца ко второму концу кольцевого элемента, внутреннюю поверхность, образованную посредством отверстия, и установочное ушко, продолжающееся от внутренней поверхности.
12. Крепежное средство по п.11, в котором обжимное кольцо дополнительно содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из низкоуглеродистой стали, отожженной низкоуглеродистой стали и не подвергнутой отжигу низкоуглеродистой стали.
13. Крепежное средство по п.12, в котором обжимное кольцо получено высадкой.
14. Крепежное средство по п.8, в котором кольцевой элемент кольца включает в себя насечку, образованную в окружном направлении на внешнем диаметре и вблизи его второго конца.
