Быстросъемное крепежное устройство
Устройство относится к крепежным средствам: болтам, шпилькам, винтам и другим стержневым крепежным элементам, и может быть использовано для соединения различных конструктивных деталей в машиностроении и других сферах деятельности в случаях, когда требуется, во-первых, обеспечение эффективного крепления соединяемых деталей, во-вторых, при необходимости, их быстрое автоматическое разъединение при превышении предельной нагрузки на крепежные элементы, в частности, при креплении защитных поддонов картера легковых автомобилей с возможностью обеспечения надежной фиксации в условиях эксплуатационной вибрации, а также быстрого автоматического отсоединения защитного поддона в случае аварии с целью предотвращения возможного вхождения двигателя в салон автомобиля. Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, обусловлен тем, что заявленное устройство содержит резьбовой стержень с коническим распорным элементом, сопряженным с разжимным регулирующим элементом, и навинченную на стержень стопорящую гайку с шайбой для предотвращения самооткручивания в условиях эксплуатационной вибрации. Разжимный регулирующий элемент может быть выполнен в виде упругой лепестковой втулки, состоящей из двух частей: разжимной - лепестковой с продольными прорезями, и регулировочной - основания с ограничительной фаской на сопрягаемой с распорным элементом внутренней поверхности. Определяемый заранее опытным путем размер диаметра ограничительной фаски, лимитирующий величину натяга крепежного устройства, позволяет задавать предельный уровень продольного усилия, при превышении которого автоматически обеспечивается быстрый демонтаж конструкции.
Полезная модель относится к крепежным средствам: болтам, шпилькам, винтам и другим стержневым крепежным элементам, и может быть использована для соединения различных конструктивных деталей в машиностроении и других сферах деятельности в случаях, когда требуется, во-первых, обеспечение эффективного крепления соединяемых деталей, во-вторых, при необходимости, их быстрое автоматическое разъединение при превышении предельной нагрузки на крепежные элементы, в частности, при креплении защитных поддонов картера легковых автомобилей с возможностью обеспечения надежной фиксации поддона в условиях эксплуатационной вибрации, а также быстрого автоматического отсоединения защитного поддона в случае аварии с целью предотвращения возможного вхождения двигателя в салон автомобиля.
Известные крепежные устройства, обеспечивающие соединение и быстрое разъединение конструктивных деталей (патент РФ №2148734;
заявка №2002132951, публ. от 2004.06.27) не предназначены для автоматического разъема соединения и требуют для осуществления демонтажа обязательных действий человека. Известные крепежные средства, обеспечивающие автоматический разъем конструктивных деталей при превышении заданного предельного усилия срабатывают за счет разрушения крепежного устройства, в основном, в результате отрыва (срезания) головки болта (см. патент РФ №2031260). При этом срабатывание устройства зависит не только от величины прилагаемой предельной нагрузки, но и направления, а также места ее приложения, что не гарантирует разрушение болта в реальных случаях, не подпадающих под все названные условия.
Известный предельный силовой элемент (патент РФ №2139455, публ. от 1999.10.10) срабатывает за счет деформации головки резьбового стержня, выполненной в виде двух загибающихся внутрь при превышении заданного уровня продольного усилия консолей. К недостаткам устройства, на наш взгляд, следует отнести наличие люфта в головке, что может привести к преждевременному срабатыванию устройства при обычной эксплуатационной вибрации либо, наоборот, не привести к необходимому автоматическому демонтажу конструкции в случае попадания в головку грязи либо в результате упора консолей, при их деформации, друг в друга.
Задачей полезной модели является создание крепежного устройства, обеспечивающего, во-первых, быструю установку и эффективную фиксацию конструктивных деталей с различными диаметрами отверстий, предотвращающую самопроизвольное разъединение деталей в условиях эксплуатационной вибрации, во-вторых, при необходимости, быстрый автоматический демонтаж конструкции.
Решение поставленной задачи достигается тем, что заявленное устройство содержит в качестве связующего элемента резьбовой стержень (болт, винт, шпильку) с распорным элементом, сопряженным с разжимным регулирующим элементом, и навинченную на стержень стопорящую гайку с шайбой для предотвращения самооткручивания в условиях эксплуатационной вибрации. Распорный элемент может быть выполнен конусообразным, заодно целое со стержнем либо в виде соединенной со стержнем самостоятельной детали. Разжимный регулирующий элемент может быть выполнен в виде упругой гильзы или лепестковой втулки, состоящей из двух частей: разжимной - лепестковой с продольными прорезями, и регулировочной - основания с ограничительной фаской на сопрягаемой с распорным элементом внутренней поверхности.
Разжимный регулирующий элемент крепежного устройства выполняет две функции: во-первых, фиксирующую функцию - за счет увеличения диаметра разжимного элемента, относительно диаметра отверстий соединяемых конструктивных деталей, вследствие раздвижения упругих лепестков втулки под воздействием натяга и вхождения в нее распорного элемента, во-вторых, функцию автоматического демонтажа конструкции - вследствие схождения лепестков втулки и обжима ими распорного элемента, в процессе выпадения крепежного устройства из соосных отверстий конструктивных деталей под воздействием предельной продольной нагрузки.
Поскольку в процессе автоматического демонтажа крепежное устройство выпадает из отверстий конструктивных деталей целиком (не требуется его разъема для осуществления демонтажа конструкции), крепежное устройство, в принципе, может быть выполнено неразъемным (нерезьбовым), содержащим в качестве связующего элемента заклепку.
Детали крепежного устройства могут быть выполнены из металла, а также пригодных для этих целей прочных синтетических материалов.
Устройство иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 изображено заявленное крепежное устройство в работе, на фиг.2 - разжимная регулирующая лепестковая втулка (вид сверху). Устройство работает следующим образом: резьбовой стержень - 1 вводится в соосные отверстия соединяемых конструктивных деталей таким образом, чтобы конический распорный элемент - 2 с разжимной втулкой - 3 располагался над верхней из соединяемых деталей - 4, а резьбовой элемент натяга с гайкой - 5 - под нижней из соединяемых деталей - 6. Соединяемые детали должны плотно прилегать друг к другу, для этого, при необходимости, могут быть установлены дополнительные компенсационные шайбы. Натяг осуществляется вращением гайки и движением ее вверх по резьбовому стержню до упора гайки в нижнюю из соединяемых конструктивных деталей, что обеспечивает втягивание конического распорного элемента до упора в ограничительную фаску - 7 основания - 8 разжимной втулки и разведение лепестков - 9 последней. Разведение лепестков втулки приводит к увеличению диаметра крепежного устройства относительно размера
отверстия присоединяемой детали и обеспечивает надежное крепление деталей, не позволяя им выйти из зацепления в обычных эксплуатационных условиях. Размер диаметра (местоположение) ограничительной фаски разжимной втулки, определяющий в конечном счете предельную величину натяга, устанавливается заранее опытным путем известными способами, например, по величине энергии падающего груза, с учетом влияния различных конструктивных и технологических факторов, в частности, применительно к определенной марке автомобиля. Таким образом, по размеру диаметра ограничительной фаски разжимной втулки, может быть задан предельный уровень продольного усилия, при превышении которого (например, силы давления на защитный поддон при смещении или выпадении двигателя автомобиля в случае аварии) автоматически обеспечивается быстрый демонтаж конструкции (в приведенном примере - защитного поддона с элементами крепления к автомобилю) в результате выпадения крепежного устройства из отверстий соединяемых конструктивных деталей.
1. Быстросъемное крепежное устройство для соединения конструктивных деталей, включающее связующий элемент, располагаемый в соосных отверстиях соединяемых конструктивных деталей, установленные на связующем элементе распорный и сопряженный с ним разжимный регулирующий элементы, располагаемые над верхней конструктивной деталью, и установленный на связующем элементе стопорящий элемент, располагаемый под нижней конструктивной деталью, отличающееся тем, что разжимный регулирующий элемент выполнен с возможностью задания предельного уровня продольного усилия, при превышении которого автоматически обеспечивается быстрый демонтаж конструкции.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связующий элемент выполнен в виде резьбового стержня, распорный элемент выполнен конусообразным заодно целое со стержнем, стопорящий элемент выполнен в виде гайки с шайбой, разжимный регулирующий элемент - в виде упругой лепестковой втулки, в основании которой с внутренней стороны, сопряженной с распорным элементом, выполнена лимитирующая величину натяга ограничительная фаска, с возможностью задания, в зависимости от ее диаметра, предельного уровня продольного усилия, при превышении которого автоматически обеспечивается быстрый демонтаж конструкции в результате деформации лепестковой втулки и выпадения крепежного устройства из отверстий соединяемых конструктивных деталей.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что связующий элемент выполнен заодно целое с распорным элементом в виде болта с конической головкой.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связующий элемент выполнен заодно целое с распорным и стопорящим элементами в виде заклепки.
