Устройство контроля ослабления гаек - RU2597546C2

Чертежи

Описание

Для настоящей заявки испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой США с серийным номером 61/561639, поданной 18 ноября 2011 года, и австралийской заявкой номер 2011/235942, поданной 11 октября 2011 года. Материалы данных заявок и остальные материалы, не включенные, но упомянутые в настоящем документе, включены в текст во всей полноте посредством отсылки к ним. В случае возникновения несоответствия или противоречий между определением или толкованием термина, используемого в документе, на который дается ссылка, и термином настоящего документа, то имеет силу определение данного термина, предусмотренное настоящим документом, а определение термина, используемого в документе, на который дается ссылка, не используется.

Область изобретения

Область изобретения относится к устройствам безопасности.

Предпосылки создания изобретения

Нижеследующее описание предпосылок создания изобретения включает в себя сведения, которые могут потребоваться для понимания сути настоящего изобретения. Это не является подтверждением того, что какая-либо информация, содержащаяся в настоящем документе, является ранее известным изобретением или относится к настоящему изобретению, либо подтверждением того, что любая упоминаемая публикация прямо или косвенно относится к ранее известному изобретению.

У колесных транспортных средств (например, грузовые, легковые автомобили и т.д.) колеса крепятся к оси с помощью обода, фиксируемого несколькими гайками. В процессе езды в обычных условиях гайки могут постепенно ослабляться до такого состояния, при котором колесо не будет прочно закреплено, как правило, вследствие теплообмена, нередко возникающего при торможении с сопутствующим расширением и сжатием шпилек. По мере удлинения шпилек снижается давление крутящего момента, что приводит к ослаблению гайки и ее развинчиванию под действием центробежной силы. При некотором стечении обстоятельств, колесо может оторваться от транспортного средства во время езды, создавая серьезную угрозу безопасности. Существует немало документально зафиксированных случаев, в которых отрыв колеса приводил к серьезным травмам или гибели людей, ставших невольными свидетелями данных происшествий.

В патентной заявке Соединенных Штатов Америки №2002/0122711 к устройству «Портер» под названием «Фиксатор гайки колеса», поданной 2 марта 2001 года, сделаны шаги по решению данных проблем с описанием фиксатора гайки колеса грузового автомобиля для его крепления к зажиму обода с целью недопущения скручивания гайки колеса с зажима обода. К сожалению, устройство может крепиться только к колесу грузового автомобиля. Тем более что отдельное устройство необходимо прикрепить к каждой гайке колеса, а в устройстве «Портер» не предусмотрено индикатора сигнала ослабления затяжки гайки на колесе. Более приемлемым решением будет устройство, функционирующее на нескольких колесах и подающее сигналы об ослаблении затяжки гайки.

В Международной патентной заявке № WO 2007/090986 к предохранительному устройству «Де Лима» под названием «Предохранительное устройство для колес транспортных средств», поданной 5 февраля 2007 года, и в патентной заявке Великобритании № GB 2325504 к устройству «Роуледж» под названием «Стопорное устройство для колесных гаек», поданной 29 декабря 1997 года, предприняты шаги по решению данных проблем, и описываются предохранительные устройства для транспортных средств, включающие упорные стенки, не допускающие полного раскручивания колесных гаек. «Де Лима» является антивращательным устройством, предназначенным для колесных гаек. «Роуледж» является кольцевым элементом с удерживающим ободом. К сожалению, в состав устройств «Де Лима» и «Роуледж» не входят колпачки для защиты колесных гаек от инородных частиц и пыли, а также внутренние ребра в качестве конструктивной опоры, снижающей гибкость устройств. Более того, данные устройства не предусматривают использование легко различаемых индикаторов, подающих водителю транспортного средства сигналы об ослаблении колесной гайки. Использование индикаторов стало бы более приемлемым решением.

В патентной заявке Канады CA 2206849 к устройству «Кинан» под названием «Стопорное устройство для колес грузового автомобиля и система сигнализации», оформленной 3 июня 1997 года, предприняты шаги по решению данных проблем и описывается система, обеспечивающая сигнализацию для предупреждения водителя транспортного средства об ослаблении крепления колеса. Хотя устройство «Кинан» подает электронные сигналы водителю транспортного средства в случае ослабления гайки, оно не обеспечивает подачу внешних сигналов функциональности для проверяющего персонала, совершающего визуальный осмотр автомобиля.

Еще одним примером является патент Великобритании № GB 2393487 к устройству «Найт» под названием «Индикатор колесных гаек и стопорное устройство», оформленный 29 августа 2002 года. Судя по описанию, «Найт» служит индикатором, предупреждающим об ослаблении крепления колеса. При этом в устройстве «Найт», по-видимому, не предусмотрены сигнализационные отверстия, в результате чего вывод устройства должен выступать за периметр основания, не обеспечивая при этом оптимальной прочности и универсальности.

Если из контекста не следует иное, все диапазоны, упоминаемые в настоящем документе, должны рассматриваться в рамках своих предельных параметров, а диапазоны без указания предельных параметров - в рамках разумных промышленных величин. В аналогичном порядке, все перечни значений должны рассматриваться с включением промежуточных значений за исключением случаев, в которых иное следует из контекста.

Все вышеуказанные устройства не могут создать систему, которая была бы удобна для монтажа и удобна для использования среднестатистическим водителем транспортного средства, а также была бы надежна в работе и эффективна в широком диапазоне более сложных природно-климатических условий и обеспечивала бы подачу внешних сигналов функциональности для проверяющего персонала. Таким образом, сохраняется актуальность в усовершенствовании предохранительных устройств гаек.

Сущность изобретения.

Предмет изобретения представляет собой прибор, системы и методы, которые, сведенные в единую схему, образуют предохранительное устройство, прикрепляемое к объекту, имеющему гайку и обеспечивающее визуальную индикацию при ослаблении затяжки гайки. Кроме этого, предохранительное устройство ограничивает скручивание гайки до определенного уровня.

Предохранительное устройство может изготавливаться из материала, имеющего стойкость к коррозии и тепловому воздействию, например Nylon-6,6, делая устройство пригодным для использования на объектах при предельно тяжелых условиях работы, например на нефтяной платформе погружного типа, в сельском хозяйстве, в горнодобывающей отрасли или иной среде с тяжелыми условиями работы.

В рассматриваемых предохранительных устройствах имеются несколько гаечных колпачков со скошенными внутренними шлицевыми канавками со скосами, создающими существенное противодействие или пустоту вокруг соответствующих гаек таким образом, чтобы полностью или в значительной мере предотвратить возможность попадания пыли и других загрязняющих частиц. На одном или нескольких гаечных колпачках предусмотрены индикаторы скручивания гаек, которые вращаются при ослаблении резьбы гаек. Согласно ряду признаков предмета изобретения в составе устройства имеются упорные стенки или антивращательные упоры, предназначенные для ограничения скручивания индикатора, гаечного колпачка или соответствующей гайки.

Кроме того, электронные индикаторы могут быть установлены и настроены для визуализации или передачи иным способом данных о наличии вращения соответствующей гайки (гаек) или состояния пространства вокруг гайки (гаек).

Различные объекты, признаки, характеристики и преимущества предмета изобретения будут более понятны после ознакомления со следующими детальными описаниями предпочтительных вариантов осуществления изобретения с сопутствующими чертежами, на которых составные элементы представлены под соответствующими номерами.

Краткое описание чертежей

На Фигуре 1A изображен вид сверху одного варианта осуществления предохранительного устройства.

На Фигуре 1Б изображен частичный вид сбоку гаечного колпачка предохранительного устройства Фиг. 1A.

На Фигуре 2 изображен вид сверху другого варианта осуществления предохранительного устройства.

На Фигуре 2B изображен вид снизу гаечного колпачка предохранительного устройства Фиг. 2.

На Фигуре 2C изображен частичный вид снизу другого гаечного колпачка предохранительного устройства Фиг. 2.

На Фигуре 3 изображен еще один вариант осуществления предохранительного устройства с только одним гаечным колпачком.

На Фигуре 4A изображен вид в перспективе гаечного колпачка.

На Фигуре 4B изображен вид в перспективе другого гаечного колпачка.

На Фигуре 5 изображен вид в перспективе еще одного гаечного колпачка.

На Фигуре 6 представлен ЖК-экран с изображением цифровых данных о состоянии гайки в реальном масштабе времени.

На Фигуре 7 представлен ЖК-экран с изображением цифровых данных о состоянии отдельной гайки и всех гаек.

На Фигуре 8 представлен пример ЖК-экрана с изображением цифровых данных о состоянии гайки и вращения гайки.

На Фигуре 9 представлена иллюстрация двух оснований со скользящим соединением.

На Фигуре 10 представлена иллюстрация гаечного колпачка с приемником гаечного ключа.

Подробное описание

Ниже представлено много примеров вариантов осуществления предмета изобретения. Хотя в каждом варианте осуществления предусмотрена одна комбинация элементов изобретения, считается, что предмет изобретения включает в себя все возможные комбинации описываемых в настоящем документе элементов. Таким образом, если в одном варианте осуществления представлены элементы A, B, и C, а в другом варианте осуществления - элементы B и D, то считается, что предмет изобретения также включает в себя остальные комбинации A, B, C или D, даже если они прямо не указываются.

Необходимо отметить, что любое описание компьютерной техники следует рассматривать как описание, включающее в себя соответствующее сочетание электронно-вычислительных устройств, в том числе серверы, интерфейсы, системы, базу данных, программы-агенты, одноуровневые модули, двигатели, контроллеры или иные виды электронно-вычислительных устройств, функционирующих отдельно или совместно друг с другом. Необходимо учитывать, что электронно-вычислительные устройства включают в себя процессор, конфигурация которого позволяет осуществлять программные команды, хранимые на физическом энергонезависимом носителе данных, считываемых ЭВМ (например, на жестком диске, твердотельном накопителе, ОЗУ, флэш-накопителе, ПЗУ и т.д.). Конфигурация программных команд, в основном, строится исходя из формирования функций, задач и других функциональных возможностей, рассмотренных выше в отношении описываемого устройства. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения используются различные серверы, системы, база данных или интерфейсы обмена данных в рамках типовых протоколов или алгоритмов, возможно, на базе HTTP, HTTPS, AES, обменов личными и открытыми ключами, ИПП с интернет-сервисами, общеизвестных протоколов финансовых сделок или других методов электронного обмена данных. Обмен данными, в основном, осуществляется по сети пакетной коммуникации, сети Интернет, ЛИС, сети беспроводного доступа, виртуальной частной сети и другим сетям пакетной коммуникации.

Согласно некоторым признакам предмета изобретения предохранительные устройства различной формы, размеров и конфигураций предусматриваются для крепления на любой объект, имеющий гайку. Устройство может включать в себя кольцеобразное основание, предназначенное по размеру и выполняемым функциям для крепления к колесу легкового, грузового автомобиля, трактора, самолета, комбайна, велосипеда, прицепа, автобуса, автофургона, мотоцикла или любого иного соответствующего наземного, водного или воздушного транспортного средства с гайкой. Устройство может включать в себя кольцеобразное основание, предназначенное по размеру и выполняемым функциям к одной или нескольким гайкам или болтам на вращающемся объекте, кроме колеса, в том числе, например, на ветряной турбине, вертолете, корабле, лодке, нефтяной платформе, бесстыковых рельсовых путях, «американских горках», или ином любом соответствующем наземном, водном или воздушном объекте, имеющем гайку. Устройство может быть сконфигурировано для использования на невращающемся объекте, в том числе на основании столба или опоры, стола или иного невращающегося объекта, имеющего гайку.

В некоторых вариантах осуществления основание может включать в себя твердый материал, выступающий между двумя или более гайками, обеспечивающими соединения на одном или нескольких объектах. В других вариантах осуществления основание включает в себя два куска твердого материала со скользящим соединением, выступающими между двумя или более гайками с различными зазорами. Кроме того, основание может быть выполнено из гибкого материала с изгибами различной формы, прикрепляемого к двум или нескольким гайкам.

Согласно сущности предмета изобретения предохранительное устройство может использоваться в других отраслях промышленности, где транспортные средства или другие объекты подвергаются различным условиям теплового сжатия или экстремальным вибрациям, например при проведении буровых работ или в сельскохозяйственном секторе. Например, комбайны, тракторы и другая сельскохозяйственная техника нередко эксплуатируются на участках земли с ухабистой и неровной поверхностью, где одна шина может перемещаться по твердому влажному грунту, а другая - по сухой обработанной почве. В таких условиях эксплуатации сельскохозяйственная техника подвергается значительным вибрациям, которые приводят к ослаблению затяжки колесных гаек.

На Фигурах 1A-1B изображен сферический вариант осуществления предохранительного устройства, являющийся предметом изобретения и его частью. В устройстве 100 используется несколько гаечных колпачков (например, 110, 120), прикрепляемых к основанию 101 посредством поворотного соединения. Гаечный колпачок 110 защелкивается или насаживается на крепление основания 101 со свободным вращением на нем. Гаечный колпачок 110 выступает за верхнюю часть основания 101 и включает в себя индикатор вращения 150, который встроен в колпачок 110 и выступает за нижнюю часть основания 101. Индикатор 150 вращается вместе с гаечным колпачком 110 в диапазоне (например, 45°, 75°′ 90°, 180°, 360° и т.д.) таким образом, что при вращении в данном диапазоне индикатор 150 виден через аварийное отверстие 130. В настоящем документе термин «встроенный» имеет значение «находящийся в составе одной части». Например, в случаях, когда деталь X встроена в Y, она образует с ними одну часть.

Каждое устройство 100 может быть изготовлено из прессованной формы или сконструировано иным способом из любых подходящих материалов. Некоторые устройства могут изготавливаться из пластика или нейлона. Другие рассматриваемые материалы включают в себя металл, сталь, хром, полипропилен или иной подходящий материал. Более предпочтительные варианты осуществления изготавливаются из Nylon 6-6. Идеальное исполнение устройств включает в себя материалы на основе нейлона с синтетическим волокнами под названием Nylon 6-6, усиленные кремнеземом для повышенной устойчивости к тепловому воздействию и трению. В число идеальных вариантов входит Grilon TSS/4 schwarz 9832, предложенный EMS-CHEMIE. Температура плавления составляет примерно 180-260 градусов по Цельсию, а именно примерно 256 градусов по Цельсию. Рассматриваемые материалы не должны растворяться в воде и иметь плотность от 0,9 до 1,1. Материал Nylon 6-6 имеет «химическую память», позволяющую материалу восстанавливать свою первоначальную форму, в результате чего устройство плотно облегает после натягивания на гайку, при этом оно легко крепится и снимается. Конструкция устройства предусматривает наличие шлицевых канавок со скосами и без скосов, благодаря которым колпачок закрывает гайку в любом положении. Использование Nylon 6-6 дает различные преимущества над другими материалами, например полипропиленом. Например, Nylon 6-6 представляет собой технический пластик, а полипропилен - коммерческий термопластик. Nylon 6-6 имеет физические свойства, которые считаются более предпочтительными по сравнению с другими материалами, например по сравнению с полипропиленом. К предпочтительным свойствам, например, относятся более высокая температура плавления, более высокая степень сопротивления воздействию коррозии, тепла и истиранию, лучшие текстурные и тактильные характеристики и более длительный срок эксплуатации. Кроме этого, Nylon 6-6 обеспечивает плотное прилегание гайки и более прочную несущую поверхность гайки, что не может обеспечить полипропилен, поскольку Nylon 6-6 имеет лучшую память по восстановлению своей формы. Например, гаечный колпачок, изготовленный на базе Nylon 6-6, сохраняет свою форму в широком диапазоне колебания температур, а у полипропилена отсутствует такая характеристика.

Рассматриваемые материалы могут быть коррозионностойкими и износостойкими в условиях морской воды, высоких температур, грязи и других факторов, вызывающих повреждение материалов, делая устройство пригодным для использования на погружных платформах, гоночных автомобилях, сельскохозяйственном или горнодобывающем оборудовании или другом соответствующем объекте. В состав коррозионностойких материалов могут входить, например, нейлон, никель, необесцинковывающиеся виды латуни и т.д., а также материалы, не подверженные воздействию различных факторов или видам коррозии, в том числе, например, атмосферной коррозии, коррозии морской воды, почвенной коррозии, гальванической коррозии, ржавчине, окислению или химическому распаду.

В некоторых вариантах осуществления характеристики базового материала допускают вакуумную металлизацию для улучшения внешнего вида или коррозионной защиты (например, нанесение хромового покрытия). Рассматриваются все известные материалы, применяемые для вакуумной металлизации. Например, в качестве материала с покрытием могут использоваться пластик, метал, керамика или нейлон, в качестве покрытия могут использоваться алюминий, медь, платина, титан, хром, титано-хромовый сплав, золото, свинец, никель, серебро, олово или другие материалы.

На Фигурах 2, 2B и 2C изображены части варианта осуществления предохранительного устройства сферической формы, относящегося к предмету изобретения. Устройство 200 представляет собой систему по контролю гайки, предназначенную главным образом для колес автотранспортных средств и обеспечивающую визуальную индикацию ослабленной затяжки гайки и ее фиксацию до момента затяжки.

В состав Устройства 200 входят 10 гаечных колпачков (показано 7), индикаторы и сигнализационные отверстия. Рассматриваемые основания, например основание 201, могут изготавливаться из материала любой пригодной толщины (например, 202). В некоторых вариантах осуществления основание может иметь толщину 1, 2, 3 или даже 8 дюймов.

Рассматриваемые устройства могут иметь сигнализационные отверстия, гаечные колпачки, индикаторы и другие элементы, в том числе элементы 1, 2, 4, 8, 10, или даже 16 или элементы с более высокими номерами.

Гаечный колпачок 210 свободно вращается внутри основания или фиксирующей пластины. При вращении гайки (не показана) соответствующий гаечный колпачок 210, плотно прилегающий к гайке (например, при прессовой посадке), вращается вместе с гайкой и заставляет вращаться индикатор вращения 250. Результаты вращения индикатора вращения гайки 250 под основанием и фиксирующей пластиной, встроенной в основание, могут четко отслеживаться через сигнализационное отверстие 230. На краю основания установлена упорная стенка 297, являющаяся частью конструкции всего устройства, которая препятствует дальнейшему вращению индикатора гайки 250. Рычаг упирается в упорную стенку, и, поскольку он прикреплен к гайке, дальнейшее кручение или раскручивание гайки прекращается.

Как указано выше, гаечные колпачки (например, 210) могут иметь внутренние шлицевые канавки со скосами и полостью, обеспечивающими универсальное крепление с шайбами различной формы или длины, а также крепление в условиях вакуума. После крепления к гайке материал гаечного колпачка пытается вернуться к своей первоначальной фасонной форме, образуя, таким образом, плотный охват гайки (например, при прессовой посадке, создании уплотнения в условиях частичного или полного вакуума и т.д.). При вытягивании одной стороны гаечного колпачка другая сторона давит таким образом, при котором ослабить прессовую посадку или вакуумное уплотнение можно только за счет сжатия или вращения гаечного колпачка рукой или при помощи инструмента (например, плоскогубцев или гаечного ключа, специально предназначенных для крепления к первый или второй поверхности гаечного колпачка). Данный инструмент может использоваться для разрыва частично или полностью вакуумной среды, которая могла образоваться между гайкой или гаечным колпачком.

Предполагается, что некоторые устройства могут быть полностью защищены от несанкционированного вмешательства посредством неподвижной фиксации гайки или другой части объекта. Например, внутри гаечного колпачка могут размещаться такие формующиеся материалы, как деготь, кремний, канифоль, эпоксидная смола или другие. Считается, что такие материалы повышают безопасность крепления, а также позволяют в любое необходимое время снимать устройство.

Некоторые гаечные колпачки могут крепиться к основанию и вращаться на данных креплениях с некоторыми ограничениями. Кроме того, каждый гаечный колпачок может крепиться к основанию тугой насадкой или на защелку посредством тонкого фланца на гаечном колпачке над основанием и более крупном фланце с индикатором вращения гайки под основанием.

Рассматриваемые гаечные колпачки могут иметь гладкую внешнюю поверхность для защиты участников дорожного движения от острых углов, например, которые имеются на колесных гайках и шпильках. В состав индикаторов могут входить люминесцентная, металлическая, белая, блестящая, матовая или иные части, которые легко выделяются на фоне основания, чтобы обратить на себя внимание смотрящего.

Устройство сферической формы с упорной стенкой 297 и второй стенкой 298 может образовывать центральную полость 299, в которую входит выступ объекта, например ступица колеса. Такие конфигурации применимы для транспортных средств (например, грузовых автомобилей) с выступающими ступицами, ветряных турбин с центральными ступицами или иных объектов с выступами. Если в таком устройстве предусматривается индикатор вращения гайки, его вращение может ограничиваться внутренней полостью 299 (например, внешней частью устройства или пространством между первой и второй стенками).

На Фигуре 2B изображен вид снизу части устройства, чтобы более детально показать упорную стенку 297 и вторую стенку 298, а также гаечный колпачок 210 и встроенный в него индикатор 250. На Фигуре 2C представлены вид снизу другой части устройства 200 с фланцем 231 и первым упором 235 рядом с центральной осью основания. Предполагается, что фланец 231 и упор 235 могут располагаться рядом с любой частью устройства таким образом, чтобы ограничивать вращение гаечного колпачка или смещение индикатора (например, смещение от центральной оси до стенки, а не от первой стенки до второй стенки). Данное ограничение может действовать до того, или одновременно с тем, как индикатор покажется в сигнализационном отверстии, либо если упорная стенка не заблокирует вращение гайки. Кроме этого, индикатор, встроенный в гаечный колпачок, может использоваться для блокировки гаечного колпачка, а невстроенный индикатор (т.е. в случаях, когда индикатор и гаечный колпачок не образуют единую часть) вращается дальше.

В устройстве может быть предусмотрено 0, 1, 2 или более упорных стенок или упоров вращения для каждого гаечного колпачка. Таким образом, в устройстве могут совсем отсутствовать упорные стенки или упоры, может быть предусмотрена только упорная стенка без упора или упор без упорной стенки или люба иная конфигурация.

Широко используемый в настоящем документе термин «упор» или антивращательный упор подразумевает приспособление из любого куска материала любого размера и формы, предназначенное для блокировки, напрямую или через сопутствующие устройства, вращения гаечного колпачка.

В устройствах с упорами, но без упорных стенок индикатор вращения может запускаться из скрытого положения при плотно затянутой соответствующей гайке с последующим перемещением в открытое положение за пределы внешнего или внутреннего края (например, первого края 241, второго края 242 и т.д.) устройства, когда ослабляется резьба на соответствующей гайке. Упор может также использоваться для блокировки индикатора вращения для недопущения обратного вращения в направлении основания после выхода в открытое положение. Например, устройство может иметь индикатор, запускаемый из скрытого положения (например, под основанием) и вращающийся до выхода в открытое положение (например, внутреннее отверстие кольца), изменяя, таким образом, общий периметр устройства. После этого упор действует в качестве блока индикатора от перемещения в сторону скрытого положения примерно на 120-180 градусов в сторону от первоначального скрытого положения. Упор должен действовать в качестве зубчатого механизма, предотвращающего вращение индикатора в обратную сторону по отношению к первоначальному скрытому положению. В таких вариантах осуществления не требуется сигнализационное отверстие. Данные варианты могут иметь эффективное применение в таких отраслях, как горное дело или сельское хозяйство, где вследствие темноты или грязи удерживающий рычаг можно не увидеть через сигнализационное отверстие.

Рассмотрим следующий пример применения в горнодобывающей отрасли. Устройство, предназначенное для использования в горнодобывающей отрасли, например в экскаваторной погрузочной машине или гидравлическом экскаваторе, может в процессе эксплуатации быстро загрязниться. После попадания грязи индикатор вращения может быть невидимым через сигнализационное отверстие. При этом индикатор вращения, вышедший за край устройства, может изменить общую форму периметра устройства и обеспечить видимость вращения для проверяющего. Если устройство включает в себя антивращательный упор, гайка, на которой установлен индикатор вращения, может быть заблокирована для дальнейшего вращения в направлении к основанию (например, в пределах краев основания).

В качестве альтернативного варианта, упорная стенка может быть соединена с устройством посредством скользящего соединения таким образом, чтобы при ослаблении затяжки гайки индикатор вращения гайки выталкивал упорную стенку наружу. Упорная стенка может быть спроектирована таким образом, чтобы выдвигаться наружу как минимум на 1 мм, 5 мм, 10 мм или даже 50 мм от края устройства, изменяя, таким образом, общую форму устройства. Кроме этого, предусматривается возможность установки отдельной упорной стенки на скользящем соединении с каждым индикатором вращения гайки. В данных случаях наружу выдвигается только упорная стенка с соответствующим индикатором одной гайки, изменяя, таким образом, общую форму устройства и удерживающего края от сферы до сферы с выступающей стенкой. Такие варианты осуществления будут эффективными на объектах, используемых в экстремальных условиях.

В некоторых вариантах осуществления, основание, упорная стенка или иная часть устройства предназначены для обеспечения существенного уплотнения опорной поверхности гайки в конструкции объекта (например, автомобиля, обода колеса, станка и т.д.), соединенного с предохранительным устройством. В таких вариантах осуществления может обеспечиваться существенная защита опорной поверхности гайки или иных частей объекта от попадания воды, пыли и других нежелательных элементов. Элемент устройства (например, упорная стенка, вторая стенка и т.д.) может быть подобран и подогнан по размеру таким образом, чтобы располагаться на одном уровне с опорной поверхностью гайки в конструкции объекта, соединяясь с ним. Такое расположение защищает опорную поверхность гайки от загрязнения или коррозии со стороны окружающей среды.

На Фигуре показано устройство 300 с одиночным гаечным колпачком 310, который соединяется со столом, станком, ободом колеса или другим объектом. Гаечный колпачок 310 может также рассматриваться в качестве колпачка отдельной гайки с индикатором вращения.

В состав некоторых рассматриваемых устройств могут входить дополнительные индикаторы вращения или электронный элемент, например, электронный датчик или электронный индикатор вращения гайки, обеспечивающие передачу аварийного, обычного, визуального сигнала или иного уведомления о вращении гайки или условиях окружающего ее пространства. Например, электронный индикатор вращения может обеспечивать передачу цифровых данных о вращении гайки, в том числе об угле вращения, крутящем моменте, частоте вращения, направлении вращения, динамике вращения или иных цифровых данных о вращении. Такие данные рассматриваются в качестве преимущества с различных точек зрения. В вариантах осуществления, где устройство размещается на колесе транспортного средства, владелец транспортного средства может получать или отслеживать данные, указывающие на режим вращения гайки или состояние окружающего ее пространства. Кроме этого, специалисты по технике безопасности могут получать и отслеживать в целях анализа данные по динамике или основным закономерностям состояния гайки. Кроме этого, производители гаек могут получить данные по характеристикам эффективности своих изделий.

В состав гаечного колпачка может входить электронный датчик гайки (например, Фиг. 1, элемент 140), предназначенный для получения и хранения цифровых данных о соответствующей гайке. Считается, что цифровые данные о гайке могут включать в себя данные о вращении, описанные выше, или данные о состоянии среды вокруг гайки, в том числе, например, о силе, сдвиге, напряжении, деформации, натяжении, журнале данных, сжатии, температуре, плотности, вибрации или иных характеристиках окружающей среды. Необходимо понимать, что характеристики окружающей среды могут относиться к широкому спектру данных о гайке. Рассматриваются все возможные данные, относящиеся к гайке.

Цифровые данные могут представляться соответствующим способом, в том числе, например, с помощью визуальных, звуковых или иных средств. Такие данные могут передаваться заинтересованному лицу по экрану или через колонки на самом устройстве или в другом месте, с которым установлена связь с данным устройством. Например, водитель или технический специалист, отвечающие за гайку, могут получать данные о гайках по экрану или через колонки, прикрепленные к приборной доске или иной части салона транспортного средства, через мобильный телефон, компьютер, персональный цифровой коммуникатор, планшетный компьютер, часы или иной пригодный для данных целей объект, находящийся при водителе. Под используемым в настоящем документе термином «коммуникативное соединение» подразумевается проводная или беспроводная связь.

В качестве примера беспроводной связи можно привести соединения через устройства коммуникации ближнего поля, сети мобильной связи, сети WiFi, средства дистанционного управления, РЧИД, беспроводное USB-соединение, специальные коротковолновые средства связи, инфракрасный протокол связи протокол IrDA или иные соответствующие каналы беспроводной связи. Необходимо понимать, что датчик 140 включает в себя пассивный чувствительный элемент или активный чувствительный элемент. Пассивный чувствительный элемент передает данные в ответ на запрос (например, РЧИД и т.д.).

В некоторых вариантах осуществления в электронный датчик гайки входит активный чувствительный элемент, который соединяется с источником или преобразователем питания, в том числе, например, фотогальванический элемент, аккумуляторная батарея, термопара или иной источник питания или преобразователь питания. В таких вариантах осуществления конфигурация активного датчика позволяет автоматически передавать данные о гайках. Предполагается, что источник или преобразователь питания может прикрепляться к любой части устройства или объекту, присоединенному к устройству, в том числе, например, гаечному колпачку, основанию, тормозам автомобиля, с которыми соединено устройство, или любой части устройства или объекта.

Кроме этого предполагается, что электронный датчик гайки может включать в себя беспроводной интерфейс, в том числе, например, Bluetooth®, Zigbee®, 802.11, WUSB, WiFi или иные средства беспроводной связи.

Примеры электронных датчиков включают в себя, в частности: (1) активные чувствительные элементы, например, с электропитанием, с передачей данных, некоторые на базе РЧИД или иные типы активных чувствительных элементов; либо (2) пассивные чувствительные элементы, например, на базе РЧИД, измерители деформации или иные типы пассивных чувствительных элементов. Чувствительный элемент на базе РЧИД может быть либо активным, т.е. получать питание от аккумуляторной батареи или иного источника питания, либо пассивным, т.е. получать питание от электромагнитных полей и использоваться для получения информации о них. Рассматриваемые датчики включают в себя, например, температурные датчики, счетчики оборотов, датчики равновесия, датчики ускорения, датчики вибрации, измерители деформации или напряжения, датчики сжатия или натяжения, датчики крутящего момента, метки РЧИД, видеокамеры или иные датчики. Кроме этого, в число рассматриваемых устройств входят дополнительные элементы, например электронные схемы по управлению электронными функциями устройства, в том числе получением данных от датчика, ЖК-дисплеи, колонки или иные виды устройств. Предполагается, что электронный датчик также выполняет функцию индикатора вращения гайки. Желательно, чтобы один или несколько индикаторов отличались от электронного датчика (датчиков). Например, индикатор вращения гайки отличается от электронного датчика тем, что в его состав входит вывод, соединенный с гаечным колпачком, вращающимся с ним при вращении гайки.

На Фигуре 4A представлен пример гаечного колпачка 411 с комбинированным индикатором электронного датчика/индикатора вращения гайки 441, соединенного с гайкой 481 посредством проводов 401, а также с экраном монитора 471. Конфигурация экрана монитора 471 позволяет передавать цифровые данные о гайках 493 (например, температуру соответствующей гайки 481, а также индикацию вращения соответствующей гайки 481, например, процентную долю от первоначальной степени натяжения, где отсутствие вращения принимается за 100%, а поворот за 360 градусов - за 0%.

Предполагается, что форма гаечного колпачка может только частично закрывать соответствующую гайку. При этом к предпочтительным вариантам осуществления относятся один или несколько гаечных колпачков, которые полностью закрывают соответствующую гайку, не допуская, таким образом, попадание грязи или других загрязняющих частиц.

На Фигуре 4B представлен альтернативный вариант гаечного колпачка 410 с электронным датчиком 440 и отличительным индикатором вращения гайки 498, каждый из которых напрямую прикреплен к гайке 480. Цифровые данные о гайках 490 отображаются на экране 470, а индикация вращения гайки 492 (например, данные о вращении гайки), такие как интенсивность вращения с начального уровня, отображается на экране 491.

Предполагается, что цифровые данные о гайках 490 или индикация вращения гайки могут передаваться в реальном масштабе времени на экран монитора 470 или на экран монитора, подключенного к каналам связи. Такой экран монитора 470 с подключением к каналам связи может быть размещен на приборной доске или в иной части салона автомобиля, на мобильном телефоне, компьютере, персональном цифровом коммуникаторе, планшетном компьютере, часах или ином подходящем для этих целей устройстве индикации. Соединение может быть проводным или на базе беспроводного канала связи, в том числе, например, на базе устройств коммуникации ближнего поля, сети мобильной связи, сети WiFi, средства дистанционного управления, РЧИД, беспроводное USB-соединение, специальные коротковолновые средства связи или на базе иных подходящих для этих целей каналов связи.

На Фигуре 5 изображен гаечный колпачок 510, который соединяется с основанием или гаечным колпачком отдельной гайки. В гаечном колпачке 510 размещаются два индикатора вращения гайки. Первый индикатор представляет собой вывод 595, соединенный с гаечный колпачком 510 и сконфигурированный для вращения вместе с гаечным колпачком 510 таким образом, чтобы можно было видеть насколько гайка отклонилась при вращении от начального уровня. Второй индикатор (не показан) может быть таким же или отличаться от электронного датчика (не показан). Кроме этого, в состав гаечного колпачка 510 входят исполнительные элементы/переключатели 594 и 596, соединенные с экранами мониторов 570 и 591, соответственно. На экране монитора 570 отображаются цифровые данные 590 о соответствующей гайке 580, когда исполнительный элемент/переключатель 594 находится во включенном состоянии.

Гаечные колпачки могут быть различных размеров и форм. Например, гайка может иметь форму цилиндрического конуса диаметром примерно 1,2-1,5 дюйма, а также диаметром примерно 0,75-1 дюйм и длиной 1,6-2 дюйма. Также гайка может иметь цилиндрическую форму диаметром 1,25 дюйма и длиной 1,2 дюйма или любой иной соответствующей формы или размера.

На Фигуре 6 изображено устройство 600 с экраном монитора 670, например ЖК-экраном с индикацией данных о гайке в реальном масштабе времени (например, 690). Экран монитора 670 предназначен для отображения цифровых данных о соответствующих гайках (не показаны, закрываемых гаечными колпачками 610, 611, 620 и 621) в реальном масштабе времени. Цифровые данные о гайках 690 на нижней правой части экрана монитора 670 соответствуют гайке, закрываемой гаечным колпачком 621 и изменяющей свое положение в пределах 78 и 79 градусов. Каждый гаечный колпачок 610, 611, 620 и 621 соединяется с индикаторами вращения гайки 650, 651, 652 и 653 соответственно, которые могут переместиться в открытое положение через соответствующие сигнализационные отверстия 630, 631, 632 и 633.

Рассматриваемые индикаторы могут иметь различные цвета, внешний вид или буквенные обозначения, которые видны через сигнализационное отверстие при различных уровнях вращения. Таким образом, устройство может обеспечивать не только индикацию вращения, но и уровень смещения относительно начальной точки.

На Фигуре 7 изображено устройство с тремя гаечными колпачками 710, 711 и 720, а также экранами мониторов 770 и 793, например ЖК-мониторами с изображением данных об отдельных гайках 790 и общих данных о гайках 799. Предполагается, что безопасность данных о гайках (790 или 799) может быть обеспечена посредством механизма авторизации или аутентификации. Такие механизмы могут ограничивать доступ к данным о гайках (790 или 799), либо ограничивать круг лиц, имеющих право на удаление или изменение данных о гайках. Таким образом, есть возможность ограничения доступа к данным о гайках всем лицам, кроме водителя, владельца, проверяющего лица и оценщика страхового убытка, а круг лиц, имеющих право на внесение изменений в данные о гайках, должен ограничиваться проверяющим лицом и оценщиком страхового убытка. Рассматриваемые методы авторизации предусматривают использование ПИН-кода, пароля или любой иной заранее определенной комбинации чисел, букв или слов. Рассматриваемые методы аутентификации предусматривают использование детекторов отпечатков пальцев, детекторов радужной оболочки, систем распознавания голоса, либо иных соответствующих методов аутентификации. В данном случае, гаечный колпачок 711 соединяется с соответствующим биометрическим датчиком 794 (например, детектор отпечатков пальцев) и экранами мониторов 770 и 793. На экране монитора 770 отображаются цифровые данные 790 о соответствующей гайке (не показана), а на еще один экран 793 выводятся общие данные 799 о двух или более гайках (например, под гаечными колпачками 710 и 711), соединенных с устройством (например, предупредительным знаком в случаях, когда как минимум температура одной из гаек находится в пределах 5 градусов от заранее установленного максимально допустимого уровня).

На Фигуре 8 представлен пример устройства с одним экраном монитора 870, предназначенным для вывода цифровых данных о гайках 890 при срабатывании переключателя 894, а также индикации вращения гайки 892 при срабатывании переключателя 896. Кроме этого, предполагается, что экран соединяется с тремя или более выключателями или исполнительными элементами и предназначен для индикации трех или более показателей (например, данных о гайках 890, вращении гайки 892, общих данных о двух гайках (не показаны) и общих данных обо всех гайках (не показаны)).

На Фигуре 9 изображено устройство, состоящее из двух частей основания, соединенных друг с другом посредством скользящего крепления. В каждом основании имеется сигнализационное отверстие 930 или 931. К каждому основанию крепятся гаечный колпачок (910 или 920) и индикатор вращения гайки 950 или 951. Такая конфигурация позволяет использовать одно устройство на нескольких объектах, где отдельные гайки устройства располагаются на различном удалении друг от друга.

Предполагается, что гаечные колпачки могут иметь соответствующую форму, в том числе форму конуса, чаши, куба или цилиндра. Внешние контуры гаечных колпачков могут быть подобраны по размеру и конфигурации под гаечный ключ или иной инструмент, например разводной гаечный ключ, гаечный ключ с открытым зевом, торцовый гаечный ключ, накидной гаечный ключ с храповиком, комбинированный гаечный ключ, гнездовой гаечный ключ, шестигранный гаечный ключ, Бристольский ключ, раздвижной трубный ключ, ключ под гайку с выступом или ключ под конусную гайку. Пример гаечного колпачка, подобранного по размеру и конфигурации под гаечный ключ, представлен на Фигуре 10. Предполагается, что участок под гаечный ключ 1100 может размещаться в любом месте по внешнему контуру гаечного колпачка 1000. Данная часть позволяет затягивать соответствующую гайку (например, гайку, покрытую колпачком 1000), не демонтируя предохранительное устройство с объекта, к которому оно прикреплено. Кроме этого, предполагается, что на одиночном гаечном колпачке 1000 могут размещаться два или более участков под гаечный ключ, каждый из которых подходит для различного гаечного ключа.

Группы альтернативных элементов или вариантов осуществления изобретения, описываемых в настоящем документе, не должны рассматриваться как ограничения. Каждый элемент группы рассматривается в отдельности или в сочетании с другими элементами группы или элементами, входящими в его состав. Один или несколько элементов группы могут включаться в группы или исключаться из нее по соображениям удобства и/или патентоспособности. При включении или исключении данных элементов характеристики, описываемые в настоящем документе, рассматриваются в соответствии с внесенными изменениями, составляющими описание всех групп Маркуша, упоминаемых в прилагаемых пунктах формулы изобретения.

Диапазоны величин в настоящем документе используются просто для указания на отдельно взятое значение, находящееся в пределах указанных диапазонов. Если в настоящем документе не указано иное, каждое отдельно взятое значение включается в описание, как если бы оно было напрямую указано в нем. Все описываемые в настоящем документе методы могут осуществляться в любом приемлемом порядке, если настоящим документом не устанавливается иной порядок, либо если предлагаемый порядок однозначно не противоречит контексту. Использование каких-либо примеров или языковых средств (например, «таких как») в отношении некоторых вариантов осуществления, предусмотренных настоящим документом, предназначено для более четкого описания изобретения и не ограничивает объем изобретения. Никакие выражения, используемые в настоящих технических условиях, не должны толковаться как указание на незаявляемый элемент, имеющий существенное значение для практического применения изобретения.

Как указано в настоящем документе, и если иной смысл не вытекает из контекста, под термином «соединенный (имеющий соединение) с» понимается как непосредственное соединение (где два элемента непосредственно соприкасаются друг с другом), так и опосредованное соединение (где, по крайней мере, один дополнительный элемент находится между двумя элементами). В связи с этим термины «соединенный с» и «имеющий соединение с» используются как синонимы.

Специалисты в данной технической области должны четко понимать, что следуя решениям, положенным, согласно настоящему документу в основу изобретения, можно создать большое количество видоизмененных вариантов. В связи с этим предмет изобретения ограничивается только пунктами формулы, прилагаемыми к настоящему документу. Кроме этого, при ознакомлении с содержанием описания и пунктов формулы изобретения все термины следует толковать в самом широком смысле, соответствующем контексту. В частности, термины «включает» и «включающий» не следует толковать исключительно с указанием на данные элементы, компоненты или шаги, подразумевая при этом, что указываемые элементы, компоненты или шаги могут присутствовать или использоваться или сочетаться с другими элементами, компонентами или шагами, которые прямо не указываются. Если в описании следует указание, по крайней мере, на один элемент из состава группы, включающей в себя A, B, C .… и N, данный фрагмент текста следует понимать только применительно к одному элементу из группы, а не в совокупности A и N, или B и N и т.д.

Реферат

Изобретение относится к устройствам безопасности колесных транспортных средств. Предохранительное устройство включает основание с верхней и нижней частями, гаечный колпачок, вращающийся в закрепленном состоянии вместе с основанием и выступающий за верхний край основания, индикатор вращения гайки, соединенный с гаечным колпачком и предназначенный для вращения вместе с гаечным колпачком, индикатор вращения гайки, располагающийся под нижней частью основания, сигнализационное отверстие в основании рядом с гаечной головкой, в котором в результате вращения гаечного колпачка часть индикатора вращения становится доступной для осмотра через сигнализационное отверстие. Для блокировки вращения гайки в составе конструкции может также предусматриваться упорная стенка. В результате сохраняется стабильность и безопасность в более сложных условиях эксплуатации. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 14 ил.

Формула