ШАРНИРНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ СКЛАДНЫХ КАРКАСНО-ТЕНТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
HINGE CONNECTING UNIT FOR FOLDING FRAME-TENT STRUCTURES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к элементам складных каркасно-тентовых конструкций, в частности, к улучшенной конструкции шарнирного соединительного узла, используемого для формирования складного каркаса, и может быть использовано в качестве элемента походно-туристического снаряжения, например, складных палаток для рыболовов, охотников, туристов, торговых палаток и прочих складных каркасно-тентовых конструкций.
Уровень техники
Из уровня техники известно множество различных конструкций соединительных узлов для взаимного соединения сразу нескольких ребер жесткости, т.н. стоек, формирующих складной каркас палатки. Такие соединительные узлы называются хабами (от англ. hub) и имеют разные формы в зависимости от концепции сборки каркаса палатки. Наиболее распространенный вариант хаба содержит основание или платформу, в которой выполнено множество поворотных гнезд, в которые вставляются концы соответствующих стоек каркаса. Пример одной из подобных конструкций раскрыт в публикации US 4,637,748, кл. F16B 17/00, опубл. 20.01.1987.
Между тем, наиболее близкий аналог изобретения известен из публикации US 5,069,572, кл. F16B 7/04, опубл. 03.12.1991, где раскрыт шарнирный хаб для каркаса палатки, содержащий основание и крышку, которые в сборе образуют корпус хаба, имеющий в целом форму хоккейной шайбы. Указанный корпус содержит открытые сферические полости, образованные полусферическими седлами, выполненными на внутренних сторонах основания и крышки. Каждая сферическая полость имеет первое отверстие, ось которого параллельна центральной оси хаба, и второе отверстие, ось которого перпендикулярна центральной оси хаба. При этом в корпусе шарнирным образом установлены гнезда, удерживающие концы стоек каркаса палатки. Каждое гнездо имеет форму усеченного шара, основание которого соединено с полым пальцем - втулкой, внутри которой удерживается конец стойки каркаса. Каждое гнездо размещается в корпусе так, что его шарообразная часть находится в сферической полости, а его втулочная часть находится либо в первом отверстии, что соответствует сложенному состоянию каркаса палатки, либо во втором отверстии, что соответствует разложенному состоянию каркаса палатки. В собранном состоянии корпуса хаба, основание и крышка имеют общую центральную ось и могут вращаться друг относительно друга, так что шарообразные части гнезд неподвижны относительно крышки корпуса, тогда как втулочные части гнезд свободно перемещаются относительно основания корпуса в пределах вторых отверстий. Для удобства эксплуатации конструкция хаба также предусматривает установку второй крышки, которая неподвижно связана с основанием корпуса.
Недостатками известного хаба являются многоэлементная конструкция, увеличенная вследствие этого масса готового изделия, а также трудоемкость его изготовления и сложность сборки. Другой недостаток заключается в том, что в разложенном состоянии установленные в такой хаб стойки каркаса палатки могут перемещаться лишь в одной плоскости, что существенным образом ограничивает допустимые формы и размеры палаток, совместимых с указанным хабом. Кроме того, гнезда известного хаба имеют сферическую форму, которая, в особенности, когда хаб находится в разложенном состоянии, обеспечивает возможность прокручивания этих гнезд и, соответственно, скручивания вставленных в гнезда стоек вокруг своей оси, что зачастую приводит к поломке элементов каркасно-тентового изделия.
Раскрытие сущности изобретения
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании предназначенного для складных каркасно-тентовых конструкций хаба, т.е. соединительного узла, лишенного указанных выше недостатков, присущих известным решениям уровня техники. В частности, перед автором изобретения стояла задача по созданию шарнирного соединительного узла, имеющего простую, надежную, разборную конструкцию, пригодную для ремонта в полевых условиях, которая совместима с палатками различных форм и размеров, а при использовании, когда стойки каркаса вставлены в удерживающие гнезда, по существу исключает возможность полного или частичного прокручивания этих гнезд и, соответственно, скручивания вставленных в них стоек вокруг своей оси.
Указанная задача решена посредством изготовления шарнирного соединительного узла, содержащего корпус и шарнирно размещенные в нем гнезда для приема концов стоек каркаса. Конструктивно каждое гнездо имеет форму усеченного полого шара, плоская часть которого, первое основание, является также и основанием втулки, сопряженной с шарообразной частью гнезда. Втулка имеет цилиндрическую форму. Указанные шарообразная часть и втулка выполнены в виде единого целого так, что полая часть втулки сообщается с полостью шарообразной части с образованием единой полости для размещения в ней конца стойки каркаса, что положительно сказывается на площади поверхности стойки, охватываемой внутренней частью гнезда, и, соответственно, позволяет надежнее удерживать стойку каркаса в гнезде.
Корпус выполнен в виде литой детали и содержит основание в форме круглой пластины и примыкающую к нему крышку. Основание корпуса имеет замкнутый периметр и содержит равноудаленные от центра сквозные отверстия в количестве, по меньшей мере, трех штук. Для каждого такого сквозного отверстия предусмотрен сквозной паз, выполненный в крышке корпуса и открытый в радиальном направлении. Указанный паз задает в теле крышки полость для размещения в ней гнезда. Указанная полость имеет сферическую стенку, ограниченную стенками этого сквозного паза. Указанные сквозные пазы на виде сверху имеют U-образную форму со стенками, расходящимися в радиальном направлении наружу от центральной оси корпуса.
При этом шарообразная часть гнезда дополнительно усечена так, что имеет второе основание, плоскость которого перпендикулярна плоскости первого основания. При этом второе основание шарообразной части выполнено с сохранением цилиндрической формы втулки. При этом сквозные отверстия в основании корпуса имеют в плане форму сечения гнезда плоскостью, проходящей через центр шарообразной части гнезда и параллельной плоскости первого основания. Указанное сечение, в частности, имеет по существу D-образную форму, т.е. форму усеченной окружности. Таким образом, сферическая стенка полости в крышке корпуса дополнительно ограничена снизу периметром сквозного отверстия в основании корпуса, так что сформированная в крышке полость по существу повторяет форму и размер шарообразной части гнезда. За счет такого соответствия формы и размера гнезда размещаются в указанных полостях с образованием шарнирного соединения, имеющего ограничение по вращению гнезда.
Благодаря такой конструкции количество деталей, формирующих шарнирный соединительный узел, сведено к минимуму, а уникальная форма корпуса шарнирного соединительного узла, с одной стороны, обеспечивает свободное перемещение размещенных в нем гнезд одновременно в двух плоскостях, тем самым предоставляя возможность использовать указанный шарнирный соединительный узел с палатками различных форм и размеров, и, с другой стороны, исключает возможность прокручивания указанных гнезд в корпусе шарнирного соединительного узла.
Следовательно, технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в получении простой, надежной, разборной конструкции с минимальным количеством элементов, пригодной для ремонта в полевых условиях. При этом обеспечивается совместимость изобретения с палатками различных форм и размеров и предотвращается возможность прокручивания гнезда в корпусе шарнирного соединительного узла за счет, в частности, уникальности форм этого гнезда и принимающей полости в указанном корпусе. В результате, стойки каркаса, концы которых заключены в таких гнездах, оказываются защищены от прокручивания вокруг своей оси, что, в свою очередь, повышает прочность каркасно-тентовой конструкции и ресурс по ее эксплуатации. Заявленный шарнирный соединительный узел может быть успешно использован в конструкциях складных разборных палаток, тентов и прочих разборных укрытий.
Шарообразная часть гнезда может содержать технологическое сквозное отверстие, соосное с центральной осью втулки гнезда. Это обеспечит, в ходе размещения стойки каркаса в гнезде, возможность полного вытеснения воздуха из внутренней полости гнезда, с тем чтобы в гнезде конец стойки мог быть посажен с натягом максимально глубоко, тем самым, приняв в гнезде правильное монтажное положение. Кроме того, через указанное отверстие может отводиться вода или другая ненужная жидкость, случайно попавшая в полость гнезда до сборки каркаса.
Шарнирный соединительный узел может быть также оснащен съемной крышкой в виде круглой пластины, по размеру соответствующей основанию корпуса и прижимаемой к наружной поверхности указанного основания посредством резьбового соединения, проходящего, например, через центральное отверстие в указанной съемной крышке и центральное отверстие в корпусе шарнирного соединительного узла. Это предотвратит возможное выпадение гнезд из корпуса шарнирного соединительного узла, находящегося в сложенном состоянии, а также защитит полости указанного корпуса от попадания в них чего бы то ни было нежелательного.
В центре на наружной поверхности съемной крышки может быть выполнено посадочное место под гайку. Это позволяет упростить процесс сборки изделия. Такое посадочное место может быть утоплено внутрь или, напротив, может выступать наружу относительно поверхности съемной крышки. Предпочтительно указанное посадочное место выступает наружу, при этом оно дополнительно усилено ребрами жесткости, проходящими в радиальном направлении с одновременным уменьшением их высоты, так что в центре съемной крышки высота ребер жесткости соответствует высоте посадочного места, а вблизи периметра съемной крышки высота ребер жесткости по существу сводится к нулевой. Такой вариант исполнения съемной крышки минимизирует ее вес.
Как упоминалось, в корпусе шарнирного соединительного узла может быть выполнено сквозное отверстие, соосное с центральной осью указанного корпуса. Это обеспечит также возможность крепления шарнирного соединительного узла к тенту с использованием резьбового соединения, например, гаек и шпильки с петлей или рым-болта.
Основание корпуса на периметре наружной поверхности может содержать буртик, ограничивающий перемещение съемной крышки относительно основания корпуса. Это позволит упростить процесс сборки шарнирного соединительного узла, поскольку благодаря такому буртику крышка сразу оказывается в нужном при сборке положении, когда выше упомянутое центральное отверстие в съемной крышке соосно с центральным отверстием в корпусе.
Элементы шарнирного соединительного узла могут быть выполнены из пластика, металла или композитного материала. Предпочтительно корпус, гнезда и съемная крышка выполнены из одного материала, в частности, алюминиевого сплава или стеклонаполненного полиамида.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На Фиг. 1 схематически показан вид внутренней стороны складной каркасно-тентовой конструкции, собранной с использованием заявленного шарнирного соединительного узла.
На Фиг. 2 схематически показан вид в перспективе сверху одного из предпочтительных вариантов осуществления шарнирного соединительного узла в разобранном состоянии.
На Фиг. 3 схематически показан вид в перспективе снизу шарнирного соединительного узла, показанного на Фиг.2.
На Фиг. 4 показан вид сверху шарнирного соединительного узла в соответствии с изобретением, одно из гнезд которого находится в сложенном положении, а другое - в разложенном.
На Фиг.5 показан вид снизу шарнирного соединительного узла с Фиг.4.
На Фиг.6 показан вид сбоку шарнирного соединительного узла, одно из гнезд которого находится в сложенном положении.
На указанных Фиг.1-6 проставлены следующие позиционные обозначения:
1 - каркасно-тентовая конструкция;
2 - стойка каркаса;
3 - шарнирный соединительный узел;
4 - тент;
5 - корпус шарнирного соединительного узла;
6 - гнезда;
7 - основание корпуса;
8 - крышка корпуса;
9 - сквозное отверстие в основании корпуса;
10 - сквозной паз в крышке корпуса;
11 - полость в корпусе;
12 - втулка гнезда;
13 - шарообразная часть гнезда;
14 - первое основание шарообразной части;
15 - второе основание шарообразной части;
16 - сквозное отверстие в шарообразной части;
17 - съемная крышка;
18 - центральное отверстие в съемной крышке;
19 - центральное отверстие в корпусе;
20 - рым-болт;
21, 22 - гайки;
23 - шайба;
24 - посадочное место;
25 - ребра жесткости;
26 - буртик.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показан пример складной каркасно-тентовой конструкции, которая может быть собрана с использованием шарнирных соединительных узлов согласно изобретению. Как видно, конструкция включает в себя каркас, собранный из множества стоек 2 (прутков, как правило, круглой в сечении формы), взаимно соединенных посредством шарнирных соединительных узлов 3, и тент 4, зафиксированный на указанном каркасе. Как показано, шарнирные соединительные узлы 3 могут соединять между собой три, четыре и пять стоек 2 каркаса. Тем не менее, из настоящего описания специалисту в данной области техники должно быть понятно, что при необходимости заявленная конструкция позволяет осуществить конфигурацию для взаимного соединения и большего числа стоек каркаса. Однако, для упрощения описания, далее изобретение будет подробно раскрыто в отношении конфигурации для соединения только трех стоек.
На Фиг.2 и 3 в разобранном состоянии показан шарнирный соединительный узел 3, состоящий из литого корпуса 5 и шарнирно размещаемых внутри него гнезд 6, которые предназначены для заключения и удержания в них концов стоек 2 каркаса.
Корпус 5 содержит основание 7 в форме круглой пластины и примыкающую к нему крышку 8, выполненные в виде единого целого. Основание 7 корпуса имеет замкнутый периметр и содержит равноудаленные от центра сквозные отверстия 9, в частности, три таких сквозных отверстия. Крышка 8 содержит сквозные пазы 10, предусмотренные для указанных сквозных отверстий 9. Сквозные пазы 10 открыты в радиальном направлении и на виде сверху имеют U-образную форму со стенками, расходящимися в радиальном направлении наружу от центральной оси корпуса. Каждый сквозной паз 10 задает в теле крышки 8 полость 11 для размещения в ней гнезда 6. Указанная полость 11 имеет сферическую стенку, ограниченную стенками сквозного паза 10.
Гнездо 6 содержит втулку 12 и часть 13 с формой полого усеченного шара, плоская часть которого, первое основание 14, является также и основанием втулки 12. Втулка 12 сопряжена с шарообразной частью 13 и выполнена с ней в виде единого целого, так что полая часть втулки 12 сообщается с полостью шарообразной части 13 с образованием единой полости для размещения в ней конца стойки 2 каркаса. Втулка 12 предпочтительно имеет цилиндрическую форму. Гнезда 6 через сквозные отверстия 9 в корпусе 5 вставляются в полости 11 с образованием шарнирного соединения, при котором шарообразная часть 13 гнезда 6 шарнирно расположена в полости 11. В сложенном положении гнезда 6, когда шарнирный соединительный узел свободен от нагрузок, втулка 12 выступает из сквозного паза 10 наружу и ориентирована в направлении, по существу параллельном центральной оси корпуса 5, т.е., в частности, когда центральная ось втулки по существу параллельна центральной оси корпуса. В разложенном положении гнезда 6, когда шарнирный соединительный узел воспринимает нагрузки от собранного складного каркаса, втулка 12 опирается на основание 7 корпуса 5 и ориентирована в направлении, по существу перпендикулярном центральной оси корпуса 5, т.е., в частности, когда центральная ось втулки по существу перпендикулярна центральной оси корпуса. Сложенное и разложенное положения гнезда 6 показаны на Фиг.4.
В разложенном положении гнезда 6, благодаря тому, что гнездо 6 шарнирным образом установлено в корпусе 5, а стенки сквозного паза 10 расходятся радиально наружу, обеспечивается возможность перемещения втулки 12 в пределах сквозного паза 10 между крайними положениями контакта указанной втулки 12 с указанными расходящимися стенками сквозного паза 10 при сохранении контакта втулки 12 с основанием 7 корпуса 5. Это позволяет ориентировать собранные стойки в нужном направлении и, тем самым, устранять излишние нагрузки, которые могут возникнуть в собранном каркасе. Более того, из изложенного выше следует, что форма сквозного паза 10 обеспечивает возможность перемещения/ориентации в нем гнезда 6 одновременно как по горизонтали, так и по вертикали, т.е. сразу в двух плоскостях. Это дает преимущество, заключающееся в наличии множества положений, в которых могут находиться гнезда и установленные в них стойки каркаса палатки, и, следовательно, совместимости шарнирного соединительного узла 3 с палатками различных форм и размеров.
В соответствии с изобретением, как показано на Фиг.5 и 6, шарообразная часть 13 гнезда 6 дополнительно усечена так, что имеет второе основание 15, плоскость которого перпендикулярна плоскости первого основания 14. При этом второе основание 15 шарообразной части 13 выполнено с сохранением цилиндрической формы втулки 12. При этом сквозные отверстия 9 в основании 7 корпуса 5 имеют в плане форму сечения гнезда 6 плоскостью, проходящей через центр шарообразной части 14 и параллельной плоскости первого основания 14. Указанное сечение имеет по существу D-образную форму, т.е. форму усеченной окружности. Причем плоская стенка сквозного отверстия 9 расположена дистально. Таким образом, сферическая стенка полости 11 в крышке 8 корпуса 5 дополнительно ограничена снизу периметром сквозного отверстия 9 в основании 7 корпуса 5, так что сформированная в крышке 8 полость 11 по существу повторяет форму и размер шарообразной части 13 гнезда 6. Причем сквозные отверстия 9 оказываются выполнены с возможностью свободного прохождения через них втулки 12 гнезда 6, а также с возможностью прохождения через них, без зазора, по существу с натягом, шарообразной части 13 гнезда 6. Вставленные в полости 11 гнезда 6, при вращении, имеют ограниченную подвижность вследствие того, что указанные полости по существу повторяют форму и размер шарообразной части 13 гнезд 6, имеющей плоский участок в виде второго основания. В частности, поворот гнезда приводит к тому, что указанный плоский участок упирается в периметр/кромку сквозного отверстия 9 в основании 7 корпуса 5, тем самым препятствуя повороту гнезда вокруг своей центральной оси.
В одном из вариантов изобретения, шарообразная часть 13 гнезда 6 содержит технологическое сквозное отверстие 16, соосное с центральной осью втулки 12 гнезда 6.
В одном из вариантов изобретения, шарнирный соединительный узел 3 дополнительно оснащен съемной крышкой 17 в виде круглой пластины, по размеру соответствующей основанию 7 корпуса 5. Съемная крышка 17 прижимается к наружной поверхности указанного основания 7 посредством резьбового соединения, проходящего, например, через центральное отверстие 18 в съемной крышке 17 и центральное отверстие 19 в корпусе 5 шарнирного соединительного узла 3, соосное с центральной осью указанного корпуса. В частности, такое резьбовое соединение может быть выполнено с помощью шпильки с петлей или рым-болта 20 и гаек 21, 22. При необходимости может быть задействована шайба 23, как показано на Фиг.2 и 3.
В одном из вариантов изобретения, в центре на наружной поверхности съемной крышки 17 выполнено посадочное место 24 под гайку 22. Предпочтительно посадочное место 24 образовано выступом наружу относительно указанной наружной поверхности. Посадочное место 24 может быть усилено ребрами 25 жесткости, проходящими в радиальном направлении с одновременным уменьшением их высоты, так что в центре съемной крышки 17 высота ребер 25 жесткости соответствует высоте посадочного места 24, а вблизи периметра съемной крышки 17 высота ребер 25 жесткости по существу сводится к нулевой, т.е. переходит в плоскость указанной наружной поверхности.
В одном из вариантов изобретения, на периметре наружной поверхности основания 7 корпуса 5 выполнен буртик 26, ограничивающий перемещение съемной крышки 17 относительно указанного основания, и обеспечивающий соосность центрального отверстия 18 в съемной крышке 17 с центральным отверстием 19 в корпусе 5.
Заявленная конструкция шарнирного соединительного узла характеризуется простотой изготовления и сборки, а также повышенными эксплуатационными свойствами, такими как надежность и ремонтопригодность. Шарнирный соединительный узел может быть изготовлен в условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.
Изобретение получено автором в результате его изобретательской деятельности. Проведенный информационный поиск подтвердил мировую новизну и изобретательский уровень полученного изобретения.
Испытания опытных образцов шарнирного соединительного узла для складных каркасно-тентовых конструкций подтвердили промышленную применимость изобретения и его соответствие заявленным техническим результатам.