Универсальное предельное крепежное устройство
Устройство 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 двигателя 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. Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, обусловлен тем, что заявленное устройство содержит в стержневой связующий элемент, располагаемый в соосных отверстиях соединяемых конструктивных деталей, установленный на стержневом элементе стопорящий элемент, отличающийся тем, что на стержневом элементе установлены прижимные ограничительные ступенчатые шайбы, ступенчатые элементы которых выполнены заодно в виде шляпки и ножки соответственно с большим и меньшим внешним диаметром, при этом внутренний диаметр ступеней одинаков, а под стержень крепежного элемента выполнено отверстие в виде фигурного паза, ширина одной части которого соответствует внешнему диаметру ножки прижимной ограничительной ступенчатой шайбы, а другая выполнена в размере, превышающем этот диаметр. Универсальность устройства заключается в том, что наличие прижимных ограничительных ступенчатых шайб и фигурного паза обеспечивает надежную фиксацию защитного поддона в условиях обычной эксплуатации и автоматический демонтаж конструкции в условиях аварийной ситуации, независимо от конструктивных особенностей и весовых параметров двигателя отдельных марок автомобилей.
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, 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 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, публ. от 1995.03.20) либо деформации головки резьбового стержня (патент РФ №2139455, публ. от 1999.10.10). При этом срабатывание устройства зависит не только от величины прилагаемой предельной нагрузки, но и направления, места ее приложения, а также иных непредвиденных обстоятельств, в частности, попадания инородных предметов в головку, что не гарантирует разрушение болта в реальных случаях, не подпадающих под все названные условия.
Известно быстросъемное крепежное устройство (патент РФ №53391, публ. от 2006.05.10), содержащее стержень (болт, винт, шпильку) с распорным элементом, сопряженным с разжимной регулирующей втулкой, и стопорящую гайку. Устройство обеспечивает фиксацию защитного поддона с автомобилем, а также автоматический демонтаж конструкции в условиях аварии (за счет выпадения крепежного устройства из соосных отверстий конструктивных деталей под воздействием предельной продольной нагрузки). Известное крепежное устройство состоит из многих элементов, что влечет удорожание его производства, продолжительность времени установки в процессе эксплуатации, кроме того, размеры разжимного элемента крепежного устройства варьируют в зависимости от марки автомобиля.
Задачей полезной модели является создание универсального технически простого 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, во-первых, задние элементы крепления поддона (передние элементы крепления могут быть любыми, но должны обеспечивать надежную фиксацию защитного поддона в процессе эксплуатации) выполнены в виде устройства, которое содержит в качестве связующего элемента резьбовой стержень (болт, винт, шпильку), в качестве стопорящего элемента - гайку с парой прижимных ограничительных ступенчатых шайб, при этом ступенчатые элементы каждой шайбы выполнены заодно в виде шляпки: элемента с большим внешним диаметром и ножки: элемента с меньшим внешним диаметром, внутренний диаметр ступеней одинаков (между ступенчатыми шайбами для обеспечения более плотного прилегания соединяемых деталей друг к другу может быть проложен уплотняющий элемент, например, резиновая прокладка);
во-вторых, под каждый задний элемент крепления защитного поддона выполнено отверстие в виде фигурного паза, ширина одной части которого соответствует внешнему диаметру ножки прижимной ограничительной ступенчатой шайбы (что обеспечивает фиксацию защитного поддона в условиях обычной эксплуатации), а другая выполнена в размере, превышающем этот диаметр (что обеспечивает автоматический демонтаж конструкции вследствие выпадения крепежного устройства из соосных отверстий конструктивных деталей под воздействием предельной продольной нагрузки). При этом, чтобы обеспечить надежность фиксации защитного поддона в процессе обычной эксплуатации и предотвратить автоматический демонтаж конструкции в случаях наезда на поребрик, неровности дороги и т.п., отверстие в виде фигурного паза предусматривает возможность «свободного пробега» крепежного элемента за счет длины отверстия, ширина которого соответствует размеру внешнего диаметра ножки прижимной ограничительной ступенчатой шайбы. Отверстие в виде фигурного паза может быть выполнено как в самостоятельных элементах крепления, например, кронштейнах приваренных к поддону, так и непосредственно в самом защитном поддоне (последнее наиболее предпочтительно). В случае превышения предельной продольной нагрузки на защитный поддон (например, при аварии), конструкция не препятствует выпадению двигателя, поскольку за счет деформации защитного поддона и превышении длины «свободного пробега» крепежный элемент оказывается в той части фигурного паза, диаметр которой превышает внешний диаметр ножки ступенчатых шайб крепежного элемента. При этом защитный поддон автоматически отсоединяется от задней части автомобиля и не препятствует выпадению двигателя, тем самым предотвращается возможное травмирование людей в салоне вследствие вхождения двигателя в салон в случае жесткой фиксации защитного поддона с автомобилем.
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 крепежное устройство в сборке, на фиг.2 - защитный поддон с фигурными пазами, на фиг.3 - заявленное крепежное устройство в работе в случае аварийной ситуации.
Устройство работает следующим образом: резьбовой стержень-1 (фиг.1) крепежного элемента вводится в соосные отверстия соединяемых конструктивных деталей-А,Б таким образом, чтобы его головка-2 располагалась над штатным отверстием конструктивной детали автомобиля, верхняя прижимная ограничительная ступенчатая шайба-3 ножкой вниз -под штатным отверстием конструктивной детали автомобиля-А над защитным поддоном-Б, а резьбовой элемент натяга с нижней прижимной ограничительной ступенчатой шайбой-4ножкой вверх и гайкой-5 - под защитным поддоном со стороны части фигурного паза с диаметром, соответствующим внешнему диаметру ножки ступенчатой шайбы. При необходимости, для плотного прилегания деталей друг к другу могут быть установлены дополнительные уплотняющие элементы и компенсационные шайбы. Натяг осуществляется вращением гайки и движением ее вверх по резьбовому стержню до упора гайки в шляпку нижней прижимной ограничительной ступенчатой шайбы.
В отличие от обычных прижимных шайб, создающих жесткую стяжку конструктивных деталей, прижимные ограничительные ступенчатые шайбы заявленной полезной модели, с одной стороны, за счет наличия шляпки обеспечивают надежную фиксацию защитного поддона с автомобилем в процессе эксплуатации, с другой стороны, за счет наличия ножки обеспечивают свободное хождение защитного поддона-1 (фиг.2, 3) при смещении поддона в случае аварийной ситуации и автоматический демонтаж конструкции в случае превышения предельной продольной нагрузки за счет свободного скольжения в фигурном пазу-2 (фиг.2) и выпадения из него крепежных элементов, что в свою очередь не препятствует выпадению двигателя-2 (фиг.3) и не травмирует людей в салоне.
Длина «свободного пробега» крепежного элемента в фигурном пазу, определяющая, в конечном счете, предельную величину продольной нагрузки, может быть установлена заранее опытным путем известными способами, например, по величине энергии падающего груза.
Универсальность конструкции заключается в том, что наличие прижимных ограничительных ступенчатых шайб и фигурного паза обеспечивает надежную фиксацию защитного поддона в условиях обычной
эксплуатации и автоматический демонтаж конструкции в условиях аварийной ситуации, независимо от конструктивных особенностей и весовых параметров двигателя отдельных марок автомобилей.
1. Универсальное предельное крепежное устройство, включающее стержневой связующий элемент, располагаемый в соосных отверстиях соединяемых конструктивных деталей, установленный на стержневом элементе стопорящий элемент, отличающееся тем, что на стержневом элементе установлены прижимные ограничительные ступенчатые шайбы, ступенчатые элементы которых выполнены заодно в виде шляпки и ножки соответственно с большим и меньшим внешним диаметром, при этом внутренний диаметр ступеней одинаков, под стержень крепежного элемента выполнено отверстие в виде фигурного паза, ширина одной части которого соответствует внешнему диаметру ножки прижимной ограничительной ступенчатой шайбы, а другая выполнена в размере, превышающем этот диаметр.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержневой связующий элемент выполнен в виде резьбового болта, стопорящий элемент выполнен в виде гайки, отверстие под стержень крепежного элемента в виде фигурного паза в части с шириной, соответствующей внешнему диаметру ножки прижимной ограничительной ступенчатой шайбы, выполнено с длиной, достаточной для обеспечения надежной фиксации конструктивных деталей, в частности, защитного поддона картера автомобиля, в процессе эксплуатации и, при необходимости, в случае аварийной ситуации, выпадения крепежного устройства при превышении предельного уровня продольного усилия.
