Универсальный зажим для деталей конструктора

Полезная модель относится к креплению деталей и может применяться в разъемных соединениях деталей детских конструкторов.
Известна клипса, состоящая из состоящая из пластины, в которой с одной стороны выполнен прямоугольный паз, при этом хотя бы на одной кромке паза выполнен, по меньшей мере, один выступ (по патенту RU188737, кл. А63Н 33/04, опубл. 23.04.2019).
Недостатком такого решения является недостаточная сила закрепления, связанная с малым упругим расширением паза. Работа с такой клипсой требует приложения значительных усилий в момент соединения деталей.
Известна клипса, состоящая из пластины с центральным пазом с одной стороны, по обе стороны от центрального паза выполнены Г-образные пазы, связанные с центральным пазом и образующие зажим. При этом центральный паз имеет на входе участок шириной, превышающей толщину соединяемых деталей, который переходит в участок с шириной меньше, чем толщина соединяемых деталей (по патенту RU186389, кл. А63Н 33/00, опубл. 17.01.2019).
Недостатком такого решения является малая надежность закрепления клипсы на деталях. Из-за наличия зажима, состоящего из двух пазов, клипса в установленном положении имеет люфт относительно соединяемых деталей, связанный с упругостью зажима. В результате со временем клипса может соскочить, и детали разъединяться. Конструктивные особенности зажима ограничивают диапазон деформаций элементов соединения. Кроме того, изготовление такой клипсы трудоемко.
В качестве прототипа взята клипса, которая состоит из пластины с центральным пазом с одной стороны, при этом центральный паз имеет на входе участок шириной, превышающей толщину соединяемых деталей, который переходит в участок с шириной меньше, чем толщина соединяемых деталей. По обе стороны от центрального паза выполнены дугообразные пазы, связанные с центральным пазом и образующие зажим (по патенту RU201101, кл. А61Н 33/10, опубл. 26.11.2020).
Недостатками такого решения, является малая надежность закрепления клипсы на деталях. Из-за наличия зажима, состоящего из двух пазов, клипса в установленном положении имеет люфт относительно соединяемых деталей, связанный с упругостью зажима. На практике при изготовлении возникают сложности с масштабированием зажима под конкретные задачи. Уменьшение детали приводит к ломкости ее отдельных частей.
Так же недостатком вышеуказанных решений, является наличие подвижных элементов, образующих зажим в месте приложения максимальной силы при соединении деталей, что приводит к быстрому разрушению клипсы. Является сложным управление упругостью элементов данных зажимов, что затрудняет проектирование деталей с нужными свойствами и сужает область применения.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается повышении надежности и прочности соединения.
Указанный технический результат достигается тем, что универсальный зажим для деталей конструктора состоит из пластины с пазом, отличающийся тем, что паз выполнен в форме бутылочного горлышка, при этом ширина в самом узком месте паза меньше толщины соединяемых деталей, а выше этого места выполнен как минимум один разгружающий надрез, заканчивающийся отверстием.
Кроме того, на пластине может быть выполнено от двух до шести разгружающих надрезов.
Кроме того, разгружающие надрезы могут быть выполнены не под прямым углом к краю паза.
Кроме того, ширина самого узкого места паза и расстояние от отверстия до края пластины могут составлять 2/3 – 3/4 толщины соединяемых деталей.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 – универсальный зажим для деталей конструктора;
Фиг.2 – схема приложения сил;
Фиг.3-4 -  примеры расположения разгружающих надрезов;
Фиг.5-6 – пример не подвижного соединения деталей;
Фиг.7-8 – пример подвижного соединения деталей.
Универсальный зажим для деталей конструктора (фиг.1) состоит из пластины 1 с пазом 2. По периметру паза выполнены разгружающие надрезы 3, направленные к границам пластины и заканчивающиеся отверстиями 4. В самом узком месте паза, на касательной, находятся точки приложения силы 5, возникающие в момент соединения деталей. Система работает как консольная балка (фиг.2). Разгружающие надрезы с отверстиями на концах формируют участки с минимальной площадью поперечного сечения. Отверстия 4 необходимы для снятия напряжений, концентрируемых на концах 6 разгружающих надрезов 3, возникающих при соединении деталей. Расстояние от конца 6 разгружающего надреза 3 до края пластины 1 - это длина поперечного сечения 7, которая подбирается таким образом, чтобы осуществлялся изгиб, неразрушающий конструкцию детали, а упругость отвечала поставленным задачам. Кроме того, разгружающие надрезы 3 увеличивают плечо силы 8, что ведет к уменьшению упругих деформаций и внутренних реакций материала, возникающих в результате воздействия на деталь ответной части стыкуемого элемента. Манипулируя длиной поперечного сечения 7 и размером плеча силы 8, можно проектировать упругость зажима.
Углы наклона и длины разгружающих надрезов 3 могут быть разнообразными (фиг.3), главное чтобы длина поперечного сечения 7 в участке с минимальной площадью поперечного сечения гарантировала прогиб, неразрушающий деталь. В частности, ширина самого узкого места паза может составлять 2/3 толщины соединяемых деталей, а длина поперечного сечения - 3/4 толщины соединяемых деталей.
Увеличение количества разгружающих надрезов 3 (фиг.4) делает зажим более гибким и менее ломким.
Универсальный зажим 9 можно использовать для неподвижного крепления (фиг. 5,6) соединяемых деталей 10, 11 с соответствующими пазами и выступами. Благодаря своим конструктивным особенностям, зажим может использоваться многократно, до наступления усталости материала.
Так же универсальный зажим можно использовать в подвижных соединениях (фиг.7,8) деталей 12, 13 с соответствующими выступами и пазами. Зажим будет выступать в роли ограничителя степени свободы детали, что позволит ей совершать вращательные движения вокруг заданной оси.
Таким образом, решения, используемые в полезной модели, позволяют повысить надежность, прочность соединения и увеличить количество вариантов применения детали и тем самым способствуют достижению технического результата.