УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВСТАВНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области товаров народного потребления, конкретнее, к области детских сборных игрушек, в частности, развивающих игр для детей дошкольного возраста. Полезная модель касается узла соединения отдельных деталей игрушек сборного типа, выполненных из пористого, упругого, мягкого полимерного материала.
Известен «Узел соединения» для игрушек по свидетельству на полезную модель №17446 (А 63 Н 33/08, от 10.01.2001 г.), а также по свидетельству на полезную модель №17453 (А 63 Н 33/08, от 10.01.2001 г.). Известные узлы соединения приняты в качестве ближайших аналогов в силу сходности объекта защиты. Как в свидетельстве на полезную модель №17453, так и в свидетельстве №17446 существенными отличительными признаками являются:
1) материал, из которого выполнены элементы соединения, а именно:
3
«...эластичный пенопласт или пенорезина с кажущейся плотностью 0,015-0,22 г/см», являющийся пористым, упругим, мягким полимерным материалом;
2) соединение выполнено с натягом, что обеспечивается различием геометрических размеров взаимодействующих при соединении элементов (выступа и отверстия) в диапазоне 0,002-10 мм.
Различие в указанных свидетельствах состоит лишь в том, что свидетельство №17453 касается соединения типа «паз-выступ», а свидетельство №17446 - типа «отверстие-выступ».
Понятия «паз» и «отверстие» в заявленной полезной модели объединены общим понятием «выемка». «Выемка» - углубление, вырез,
«паз» - это выемка, в которую вставляется выступ другого предмета при скреплении, а «отверстие» - дыра, скважина, проход куда-н.
К недостаткам известного узла соединения следует отнести следующее:
- детская сборная игрушка функционально предусматривает многократные сборку и разборку игрушки, причем в обоих случаях в ближайших аналогах операция выполняется с натягом. Эластичность и низкая кажущаяся плотность материала игрушки, как известно, обеспечивается высокой его пористостью. Многократное воздействие на материал механических усилий неизбежно приводит к накоплению остаточной деформации пористого материала и снижению показателя его эластического восстановления. В результате этого элементы узла соединения изменяют свои первоначальные геометрические размеры и форму, причем выемка (отверстие, паз) изменяется в сторону увеличения, а выступ - в сторону уменьшения. Как следствие, со временем прочность соединения деталей игрушки будет снижаться;
- для обеспечения натяга при сборке деталей узла соединения необходимо геометрические размеры выступа и соответствующего ему отверстия (паза) выдерживать в пределах заявленной разницы в диапазоне 0,002-10 мм, что усложняет технологию изготовления отдельных деталей игрушки;
каж
каж
- интервалы, как для кажущейся плотности материала, так и для диапазона, обеспечивающего натяг в соединении, заявлены не совсем корректно. Трудно представить, как можно на практике, используя серийную технологию резания, например, с помощью металлической матрицы, обеспечить на пористом материале допуски в 0,002 мм. С другой стороны, вызывает сомнение осуществимость соединения, тем более многократного, в случае, когда выступ на 10 мм больше отверстия. По поводу интервала для кажущейся плотности (d): в ГОСТе 25640-83 на «Изделия из пенорезины...» приводится максимальный показатель d
3
3
пенорезины, равный 0,16 г/см, то есть заявленный показатель в 0,22 г/смдля детской игрушки явно завышен, в то же время нижний предел занижен до нереального.
Задачей данного предложения является повышение технологичности и качества сборной игрушки из полимерного материала и узла соединения, а также снижение себестоимости ее производства.
Поставленная задача решается за счет того, что узел соединения вставного типа для сборной плоской или объемной игрушки включает, по меньшей мере, две взаимодействующие детали игрушки, выполненные из пористого упругого мягкого полимерного материала и снабженные выступом и выемкой, при этом на одной или более деталях игрушки, входящих в узел соединения, выемка выполнена глухой и/или сквозной, причем геометрические размеры и форма выемки идентичны геометрическим размерам и форме соответствующего выступа, а выемка и выступ входят в зацепление за счет сил трения-сцепления взаимодействующих поверхностей деталей узла соединения.
В заявленном узле соединения длина выступа предпочтительно выполнена не менее толщины одной или более соединяемых деталей игрушки для обеспечения сил трения-сцепления в узле соединения. Размеры превышения данной длины по отношению к толщине соединяемых деталей определяется дизайном игрушки, ее смысловым назначением.
Для сборной плоской игрушки каждая деталь игрушки выполнена из листового полимерного материала толщиной не менее 2 мм.
Для сборной объемной игрушки каждая деталь выполнена из листового полимерного материала толщиной не менее 4 мм. При этом детали объемной игрушки, входящие в зацепление, могут быть выполнены из листового полимерного материала различной толщины для поддержания центра тяжести игрушки на уровне середины высоты игрушки или ниже.
В предпочтительном варианте исполнения полезной модели пористый упругий мягкий полимерный материал, из которого выполнены детали игрушки, имеет показатель остаточной деформации не более 5%, определяемый по формуле:
ост
o
o
Д=h-h/h, где
ост
Д - остаточная деформация после сжатия образца до 60%, %;
o
h - первоначальная высота образца, [мм];
h - высота образца после снятия сжимающего усилия, [мм]. Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является увеличение срока службы сборной игрушки, повышение срока службы узла соединения деталей, а также повышение удобства сборки узла и игрушки в целом в процессе использования.
Технический результат, как для узла соединения достигается за счет того, что геометрические размеры и форма выемки идентичны геометрическим размерам и форме соответствующего выступа, а соединение происходит без натяга. Данный признак позволяет использовать для изготовления деталей игрушки любой полимерный материал, обладающий необходимыми свойствами, такими как пористость, упругость, мягкость. Для изготовления деталей игрушки, образующих узел соединения, может использоваться не только эластичный пенопласт или пенорезина, но и другие материалы, обладающие пористостью, упругостью, мягкостью. Используемый материал игрушки, характеризующийся указанными свойствами в сочетании с другим признаком - идентичностью геометрических размеров и формы выемки и выступа, определяет достижение указанного выше технического результата и позволяет осуществить соединение деталей без натяга. Вследствие наличия в материале закрытых пор при резке отдельных деталей игрушки часть пор вскрывается, и на поверхности среза образуются явно выраженные углубления (часть вскрытой поры) и выступы (стенки пор), то есть поверхность среза шероховатая. При сборке
детали игрушки, входящие в зацепление, имеющие идентичные по форме и размерам выступ и выемку, удерживаются в узле соединения за счет сил трения-сцепления, обеспеченных именно наличием шероховатости во взаимодействующих деталях узла соединения. При этом, так как соединение деталей осуществляется без натяга, поверхностная шероховатость выемки и выступа сохраняется в течение продолжительного времени, а срок службы узла и игрушки в целом увеличивается.
Минимальная толщина 2 мм для плоской игрушки обусловлена требованием технологичности в изготовлении отдельных деталей, превышение над заявленной толщиной не ограничено и определяется только номенклатурой полимерных материалов.
Минимальная толщина 4 мм для объемной игрушки обусловлена необходимостью обеспечить достаточную прочность соединения для объемных игрушек. Что касается размеров превышения данной толщины, то это определяется дизайном игрушки, ее художественным замыслом, и также ограничено только номенклатурой полимерных материалов.
Ограничение показателя остаточной деформации - не более 5% явилось результатом опытно-промышленных испытаний полимерных материалов различного качества. Превышение данного показателя вызывает необратимую стойкую деформацию деталей игрушки, что обусловлено деформацией пор материала игрушки, сокращением их числа и размеров, в результате чего силы трения-сцепления ослабевают. В идеале необходим материал, не имеющий остаточной деформации, но это свойство ни теоретически, ни практически невозможно достичь для пористого материала.
Общими признаками данного предложения и ближайшего аналога являются следующие признаки:
- наличие в узле соединения игрушки, по меньшей мере, двух взаимодействующих деталей;
- вставной тип узла соединения;
- область применения узла соединения;
- наличие у одной из деталей узла соединения выступа, а у другой - выемки.
Отличия заключаются в следующем:
- геометрические размеры и форма выемки идентичны геометрическим размерам и форме соответствующего выступа;
- отдельная деталь узла соединения одновременно может иметь: выступ и выемку, или более одной выемки, одного выступа;
- выемки могут быть как глухие, так к сквозные;
- использование пористого упругого мягкого полимерного материала позволяет деталям игрушки, образующим узел соединения, входить в зацепление за счет сил трения-сцепления взаимодействующих поверхностей деталей узла соединения.
Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию охраноспособности полезной модели -«новизна».
Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. В известных технических решениях сходных признаков с отличительными признаками данного предложения не обнаружено.
В настоящее время выпущена опытная партия сборных игрушек, в которых использован узел соединения согласно заявленной полезной модели. Игрушки прошли опробование в ряде детских учреждений, что подтвердило их функциональную пригодность и соответствие всем требованиям, предъявляемым к детским игрушкам.
Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию охраноспособности полезной модели -«промышленная применимость».
Узел соединения поясняется на чертеже, где:
на фиг.1 показан фрагмент детали игрушки, входящий в зацепление, со сквозной выемкой (отверстием);
на фиг.2 показан фрагмент детали игрушки, входящей в зацепление, с глухой выемкой (пазом);
на фиг.3 показан фрагмент детали игрушки, входящей в зацепление, снабженный выступом;
на фиг.4 показан узел соединения двух деталей типа «сквозная выемка - выступ»;
на фиг.5 показан узел соединения типа «глухая выемка - выступ».
Сборная плоская или объемная игрушка состоит отдельных деталей, все или, по крайней мере, часть из которых выполнены из пористого упругого мягкого полимерного материала. На двух (или более) деталях, соединенных узлом соединения вставного типа, выполнены выступ 1 и выемка 2. Выемка 2 на одной или более деталях игрушки может выполняться выполнена как глухой, так и сквозной. Геометрические размеры и форма выемки 2 идентичны геометрическим размерам и форме соответствующего выступа 1 для обеспечения зацепления за счет сил трения-сцепления, возникающих на их взаимодействующих поверхностях. Такое выполнение узла соединения обеспечивается сборку деталей игрушки без натяга.
Длина выступа 1 выполняется не менее толщины одной или более соединяемых деталей игрушки, чтобы обеспечить силу сил трения-сцепления, удерживающую детали от взаимного перемещения.
При выполнении сборной игрушки плоской ее и ее детали изготавливают из листового полимерного материала толщиной не менее 2 мм.
При выполнении сборной игрушки ее и ее детали изготавливают из листового полимерного материала толщиной не менее 4 мм.
Детали объемной игрушки, входящие в зацепление, могут выполняться из листового полимерного материала различной толщины, за
счет чего обеспечивается поддержание центра тяжести игрушки на уровне середины высоты игрушки или ниже (устойчивость собранной игрушки).
Пористый упругий мягкий полимерный материал, из которого выполнены детали игрушки, в предпочтительном варианте исполнения имеет показатель остаточной деформации -не более 5%, определяемый по формуле:
ост
o
o
Д=h-h/h, где
ост
Д - остаточная деформация после сжатия образца до 60%, %;
o
h - первоначальная высота образца, [мм],
h - высота образца после снятия сжимающего усилия, [мм].
На фиг.4 и 5 показаны фрагменты соединения деталей игрушки, являющиеся вариантами исполнения узла соединения.
На фиг.4 показан узел соединения двух деталей типа «сквозная выемка - выступ», где изображена деталь с выступом 1 и деталь со сквозной выемкой 2, в которой размещен выступ 1.
На фиг.5 показан узел соединения типа «глухая выемка - выступ», где изображена деталь с выступом 1, показанная на фиг.3, и деталь с глухой выемкой 2, показанная на фиг.2, входящие в зацепление друг с другом.
В зависимости от конкретного промышленного образца игрушки данные варианты соединения могут быть выполнены на отдельных деталях игрушки как отдельно, так и в комбинации, что позволяет значительно расширить и постоянно обновлять ассортимент игрушек.
Надежность, технологичность и простота предлагаемого узла соединения позволяет рекомендовать его к применению.