Шарнир для использования с подвижными элементами конструкции

Шарнир для использования с подвижными элементами конструкции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Примеры осуществления настоящего изобретения в целом относятся к шарнирным петлям, а конкретнее - к многослойному гибкому механизму шарнирной петли.

Уровень техники

Шарнирные петли соединяют два объекта и позволяют поворачивать соединенные объекты друг относительно друга. Соединенные объекты могут в целом свободно поворачиваться вокруг фиксированной оси вращения. Обычные шарнирные петли, например, такие как шарнирная петля 10, показанная на ФИГ.1, в основном изготавливают из металлов для применения на негибких предметах, таких как двери, окна, мебель и тому подобное. Обычные шарнирные петли, как правило, включают в себя стержень 12 шарнира, соединяющий две или более пластины 14. Каждая пластина 14 прикреплена к присоединенному объекту для поворачивания относительно оси X стержня 12 шарнира.

Обычные шарнирные петли имеют много известных недостатков. Так как обычные шарнирные петли включают в себя многочисленные движущиеся детали, им присущ износ с течением времени. Для обеспечения надлежащей работы шарнирной петли во многих случаях ее требуется часто смазывать. Кроме того, обычные шарнирные петли обыкновенно перекашиваются в результате воздействия нагрузки, продолжительной эксплуатации и воздействия условий окружающей среды.

Раскрытие изобретения

Согласно одному варианту осуществления изобретения, предлагается шарнирная петля для использования с подвижными компонентами, имеющая в целом прямоугольный корпус. Корпус включает в себя гнущуюся секцию, первое крыло и второе крыло. Первое крыло и второе крыло расположены на противоположных сторонах гнущейся секции. Участок гнущейся секции имеет уменьшенную толщину по сравнению с первым и вторым крыльями. Шарнирная ось находится в пределах гнущейся секции. Первое крыло и второе крыло поворачиваются относительно оси шарнира.

Краткое описание графических материалов

Объект, считающийся изобретением, охарактеризован и заявлен в формуле изобретения. Вышеуказанные и иные отличительные признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:

ФИГ.1 является видом в перспективе обычной шарнирной петли;

ФИГ.2 является видом в поперечном разрезе примера осуществления шарнирной петли по изобретению;

ФИГ.3 является видом в поперечном разрезе примера шарнирной петли при приложении силы согласно осуществлению изобретения; и

ФИГ.4A-ФИГ.4C являются видами в поперечном разрезе альтернативных механизмов шарнирной петли по изобретению.

В подробном описании разъясняются варианты осуществления изобретения с их преимуществами и отличительными признаками путем приведения примеров со ссылками на чертежи.

Осуществление изобретения

На ФИГ.2 и ФИГ.3 показан вид в поперечном разрезе примера осуществления шарнирной петли 20. Петля 20 имеет в целом прямоугольный корпус 22, включающий в себя первое крыло 24, второе крыло 26 и гнущуюся секцию 28, выполненную в единое целое с первым и вторым крыльями 24, 26. Гнущаяся секция 28 расположена по центру между первым и вторым крыльями 24 и 26. По меньшей мере, часть гнущейся секции 28 имеет толщину, меньшую по сравнению с в целом постоянной толщиной крыльев 24 и 26. В одном из вариантов осуществления, толщина гнущейся секции 28 является наименьшей в центре гнущейся секции 28, а не там, где она соприкасается с первым и вторым крыльями 24, 26. Толщина гнущейся секции 28 постепенно увеличивается от центра до толщины в целом, равной толщине первого и второго крыльев 24, 26 на границе между гнущейся секцией 28 и крыльями 24 и 26. В одном варианте осуществления, переход между толщиной гнущейся секции и толщиной крыльев 24, 26 имеет радиус R. Такое постепенное увеличение толщины заполнителя 34 между гнущейся секцией 28 и крыльями 24, 26 снижает межслойное напряжение сдвига между соседними волокнами в шарнирной петле 20. Гнущаяся секция 28 задает расположение центральной оси A шарнира, по которой крылья 24, 26 петли 20 могут отгибаться.

При нахождении шарнирной петли 20 в исходном положении, первое крыло 24 и второе крыло 26 выровнены в плоскости. Как показано на ФИГ.3, при приложении силы к одному из крыльев 24, 26 петля 20 сгибается по оси A шарнира. Крыло 24, к которому была приложена сила F, поворачивается на угол α от исходного плоского положения. Каждое из крыльев 24, 26 шарнирной петли 20 можно присоединить к подвижному компоненту (не показан) таким образом, чтобы эти компоненты поворачивались относительно друг друга вокруг оси А шарнира. В одном из вариантов осуществления крылья присоединены к подвижным компонентам с помощью крепежных элементов. И наоборот, крылья 24, 26 шарнирной петли 20 могут быть выполнены в виде единого целого с подвижными компонентами. Еще в одном варианте осуществления пластины 50 шарнирной петли стыкуются с крыльями 24, 26 для опосредованного присоединения шарнирной петли 20 к подвижным компонентам (смотри ФИГ.4A-ФИГ.4C).

Корпус 22 петли состоит из заполнителя 34, имеющего минимальный вес и достаточную прочность. Например, заполнители 34 включают в себя бумагу, алюминий, вспененные и прочие материалы, известные специалистам в данной области техники. В одном из вариантов осуществления, с целью снижения веса шарнирной петли 20 заполнитель 34 имеет ячеистую структуру. Требуемая толщина заполнителя 34 зависит от планируемой нагрузки и угла работы петли 20 и, следовательно, изменяется в зависимости от назначения петли. Верхний композиционный слой 30 и нижний композиционный слой 32 приклеены к противоположным сторонам заполнителя 34, например, пригодным для этой цели адгезивом. Материалы для верхнего композиционного слоя 30 и нижнего композиционного слоя 32 выбирают в зависимости от назначения шарнирной петли 20. Возможные материалы включают в себя углеводородные волокна, стеклянные волокна и прочие материалы, известные специалистам в данной области техники.

Для улучшения работы петли 20 в композиционные слои 30, 32 могут быть также включены добавки. Например, у петли, предназначенной для работы в сложных условиях окружающей среды, в композиционные слои 30, 32 могут быть добавлены арамидные волокна. На эксплуатационные качества петли 20 также влияет ориентация волокон в композиционных слоях 30, 32. Верхний и нижний композиционные слои 30, 32 могут включать в себя, по меньшей мере, один слой волокон, расположенных под углом 0 градусов, 45 градусов и 90 градусов относительно оси A шарнира. В одном варианте осуществления изобретения, верхний и нижний композиционные слои 30, 32 включают в себя первый слой однонаправленных композиционных волокон, которые перпендикулярны оси A шарнира. К первому слою может быть добавлен дополнительный слой волокон, имеющих иную ориентацию. В одном варианте осуществления, с целью усиления конструкции эти дополнительные волокна расположены под углом 0 градусов или перпендикулярно волокнам первого слоя.

Гнущаяся секция 28 корпуса 22 шарнира может быть выполнена различными способами. В примере осуществления, иллюстрируемом ФИГ.2, верхний композиционный слой 30 и нижний композиционный слой 32 склеены друг с другом на необходимой длине L. На ФИГ.4A-ФИГ.4C иллюстрируются другие конструкции шарнирной петли. На каждом из этих чертежей гнущаяся секция 28 петли 20 создана путем формирования одной или более канавок в части в целом прямоугольного заполнителя 34. Верхний и нижний композиционные слои 30, 32 добавлены к части корпуса 22 петли позже, когда заполнителю 34 уже придан необходимый профиль.

Пример осуществления петли 20, показанный на ФИГ.4A, симметричен поперек нейтральной оси N и допускает работу в двух направлениях. В одном варианте осуществления, гнущаяся секция 28 может быть сконструирована путем формирования канавок 40, 42 в противоположных друг другу сторонах заполнителя 34 так, что остается только тонкая центральная часть заполнителя 34. Канавки 40, 42 могут быть идентичными или же, наоборот, могут иметь различные размеры и профили. Оси A и B шарнира находятся по центру канавок 40 и 42 соответственно. Петля 20 может сгибаться по оси A шарнира в первом направлении и вокруг оси В шарнира во втором, противоположном направлении. Как показано на ФИГ.4B и ФИГ.4C, канавки 40 могут иметь в целом V-образный профиль. Канавка 40 может располагаться на одной стороне или на обеих сторонах заполнителя 34. Ширина канавки 40 будет варьироваться в зависимости от назначения шарнирной петли 20. В вариантах осуществления, где гнущаяся секция 28 сконструирована путем формирования канавки в заполнителе, верхний и нижний слои 30, 32 могут не заходить на часть заполнителя 34, находящуюся в гнущейся секции 28.

Шарнирная петля 20 не включает в себя движущихся деталей, в результате чего обладает большей усталостной долговечностью, повышенной надежностью и при этом меньшим потенциалом к перекосу. Аналогичным образом, вследствие монолитности петли 20, на ее работоспособность не влияет загрязнение, например, песком, грязью и продуктами износа. Кроме того, петля 20 имеет повышенную стойкость к коррозии, что означает, что для поддержания ее в постоянно работоспособном состоянии ее не потребуется время от времени смазывать. Благодаря многослойной структуре петли 20 ее размеры и вес снижены по сравнению в обычными петлями.

Несмотря на то, что изобретение было описано подробно в связи только с ограниченным количеством вариантов осуществления, должно быть абсолютно понятно, что изобретение не ограничивается таковыми раскрытыми осуществлениями. Напротив, изобретение может быть модифицировано для охвата любого числа вариаций, изменений, замен или эквивалентных решений, до настоящего времени не описанных, но отвечающих сущности и объему изобретения. Кроме того, хотя были описаны различные осуществления изобретения, следует понимать, что объекты изобретения могут включать в себя только некоторые из описанных вариантов осуществления. Следовательно, изобретение не ограничивается приведенным выше описанием, будучи ограниченным исключительно объемом прилагаемой формулы изобретения.

1. Шарнирная петля для использования с подвижными компонентами, содержащая:целый прямоугольный корпус, сформированный из заполнителя, верхнего композиционного слоя и нижнего композиционного слоя, причем верхний композиционный слой приклеен по меньшей мере к части первой стороны заполнителя, а нижний композиционный слой приклеен по меньшей мере к части второй стороны заполнителя, при этом вторая сторона заполнителя противоположна первой стороне заполнителя, и включающий в себя:гнущуюся секцию;первое крыло и второе крыло, расположенные по противоположным сторонам гнущейся секции, причем часть гнущейся секции имеет уменьшенную толщину по сравнению с первым крылом и вторым крылом, так что ось шарнира находится в пределах гнущейся секции, вокруг которой по меньшей мере одно из указанных крыльев способно поворачиваться, причем каждый из верхнего композиционного слоя и нижнего композиционного слоя содержит слои из однонаправленных волокон, имеющие разные ориентации волокон.

2. Шарнирная петля по п. 1, выполненная с возможностью работы в первом направлении.

3. Шарнирная петля по п. 1, в которой гнущаяся секция образована путем приклеивания части верхнего композиционного слоя к части нижнего композиционного слоя.

4. Шарнирная петля по п. 1, в которой гнущаяся секция образована путем формирования канавки в центральной части заполнителя.

5. Шарнирная петля по п. 4, в которой канавка в заполнителе имеет в целом V-образный профиль.

6. Шарнирная петля по п. 4, в которой гнущаяся секция образована путем формирования первой канавки и второй канавки на противоположных сторонах центральной части заполнителя.

7. Шарнирная петля по п. 6, выполненная симметричной относительно нейтральной оси.

8. Шарнирная петля по п. 7, содержащая вторую ось шарнира, так что шарнирная петля способна работать в первом направлении и во втором, противоположном направлении.

9. Шарнирная петля по п. 1, в которой толщина гнущейся секции постепенно увеличивается до толщины, в целом равной толщине первого и второго крыльев на границе гнущейся секции с первым и вторым крыльями.

10. Шарнирная петля по п. 9, в которой переходы между гнущейся секцией и первым и вторым крыльями имеют радиус.

11. Шарнирная петля по п. 1, в которой по меньшей мере один из множества слоев из однонаправленных волокон расположен перпендикулярно оси шарнира.

12. Шарнирная петля по п. 1, в которой множество однонаправленных волокон поддерживается дополнительными волокнами, перпендикулярными однонаправленным волокнам.

13. Шарнирная петля по п. 1, в которой заполнитель имеет ячеистую структуру.

14. Шарнирная петля по п. 1, в которой первое крыло выполнено заодно с первым подвижным компонентом, а второе крыло выполнено заодно со вторым подвижным компонентом.

15. Шарнирная петля по п. 1, в которой первый подвижный компонент присоединен непосредственно к первому крылу, а второй подвижный компонент присоединен непосредственно ко второму крылу.

16. Шарнирная петля по п. 1, в которой первая пластина шарнирной петли присоединена к первому крылу, а вторая пластина шарнирной петли присоединена ко второму крылу.