ШАРНИРНЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к узлам шарнирных соединений, обеспечивающим фиксацию заданного углового положения, между откидными защитными крышками и корпусами носимой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Защитные крышки в носимой РЭА служат для исключения механических повреждений дисплея или предотвращения случайного нажатия на клавиатуру во время переноски аппаратуры, а также выполняют функцию козырька, снижая внешнюю освещенность для обеспечения безошибочного восприятия оператором информации, отображаемой на дисплее. Фиксация заданного углового положения крышки необходима как для удержания ее в закрытом положении при переносе РЭА, так и в открытом положении при выполнении функции козырька.
Известен фиксируемый шарнир, применяемый в деталях машин, состоящий из неподвижной и поворотной частей, разъемно соединенных своими контактирующими торцами, содержащими радиальные зубья треугольного профиля, между которыми разъемно помещен шагово-поворотный двусторонний зубчатый фиксируемый промежуточный элемент и элементы осевого крепления этих частей [1]. Недостатками этого шарнира являются: сложность конструкции, обусловленная формой контактирующих торцевых поверхностей зубчатой формы и невозможность оперативного изменения углового положения шарнира, поскольку для этого необходимо неподвижную и поворотную части разъединять и соединять с помощью осевого перемещения этих частей.
Известен наклонный шарнир, применяемый в портативных компьютерах, состоящий из держателя, вала, множества фрикционных дисков, упругого элемента и средства крепления [2]. Недостатком этого шарнира является сложность конструкции, связанная с конструктивными элементами составляющих его деталей, так держатель помимо отверстия для вала содержит полость для размещения фрикционных дисков, сами диски выполнены с выступающими частями для взаимодействия с держателем и валом, вал имеет ступенчатую форму и конструктивные элементы для взаимодействия с фрикционными дисками. Также к сложности конструкции этого шарнира следует отнести широкую номенклатуру составных частей, образующих шарнир.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция дверной петли, содержащая первый и второй элемент, опору в виде винта с возможностью осевого перемещения и шарик, размещаемый между опорой и вторым элементов в конусных отверстиях [3]. Недостатком прототипа является отсутствие фиксации углового положения соединяемых элементов.
Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств для шарнирного соединения откидных защитных крышек с корпусами носимой РЭА, обеспечивающих фиксацию заданного углового положения.
Технический результат заключается в реализации шарнирного соединения с фиксацией заданного углового положения подвижной части.
Технических результат достигается тем, что в шарнирном узле, содержащем первый и второй элементы, шарики, винты с конусными отверстиями на торце, согласно предлагаемой полезной модели первый элемент выполнен с возможностью охвата второго элемента, в охватывающих частях первого элемента соосно выполнены резьбовые отверстия для установки винтов, во втором элементе, имеющем возможность вращения, в охватываемых частях соосно и неподвижно установлены подшипники в виде цилиндров с конусными отверстиями на торце, при этом шарики зажаты винтами между конусными поверхностями отверстий винтов и подшипников с осевой силой, создающей момент трения, превышающий крутящий момент, равный моменту силы тяжести второго элемента, действующий в плоскости, перпендикулярной оси вращения шарнирного узла.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен шарнирный узел в сборе в аксонометрии;
на фиг.2 - шарнирный узел в разрезе;
на фиг.3 - выносной элемент шарнирного узла в разнесенном виде в аксонометрии.
Шарнирный узел содержит первый элемент 1, второй элемент 2, шарики 3 и винты 4 с конусными отверстиями 5 на торце. Первый элемент 1 имеет охватывающие части 6, предназначенные для размещения между ними второго элемента 2. В охватывающих частях 6 первого элемента соосно выполнены резьбовые отверстия 7 для установки винтов 4. Во втором элементе 2 в охватываемых частях 8 на оси 9 установлены подшипники 10 в виде цилиндров с конусными отверстиями 11 на торце.
Полезная модель осуществляется следующим образом
Первый элемент 1 шарнирного узла является частью корпуса носимой РЭА или кронштейном, закрепляемым на корпусе РЭА, а также может быть выполнен в виде двух кронштейнов, закрепленных на корпусе и расположенных с двух сторон от второго элемента 2 вдоль оси 9 его вращения. В качестве второго элемента 2 шарнирного узла выступает откидная защитная крышка. Крышка предпочтительно выполнена из алюминиевого сплава или пластмассы для уменьшения веса. В охватываемых частях 8 второго элемента 2 закреплены с помощью неподвижной посадки подшипники 10 с коническими отверстиями 11 таким образом, чтобы конические отверстия 11 были обращены своими вершинами друг к другу. Подшипники 10 выполнены из закаленной стали для повышения износостойкости. Второй элемент 2 с подшипниками 11 совмещается своей осью 9 вращения с осью двух резьбовых отверстий 7 первого элемента 1, так чтобы первый элемент 1 охватывал второй элемент 2 охватывающими частями 6. В резьбовые отверстия 7 первого элемента 1 вводятся шарики 3 и затем по резьбе вкручиваются винты 4, при этом их конусные отверстия 5 обращены в сторону шариков 3. Шарики 3 являются стандартными стальными шариками, применяемыми в подшипниках качения. Винты 4 закручиваются до тех пор, пока шарики 3 не будут зажаты между конусными поверхностями отверстий 5, 11 винтов 4 и подшипников 10 соответственно. Для предохранения от самоотвинчивания винты 4 стопорятся полимерным материалом, например, клеем, эмалью, анаэробным герметиком и т.п. С целью обеспечения фиксации заданного углового положения второго элемента 2 относительно первого элемента 1 винты 4 затягиваются с осевой силой таким образом, чтобы возникающий от нее момент трения между шариками 3 и коническими поверхностями отверстий 5, 11 винтов 4 и подшипников 10 по линиям их контактов, превышал крутящий момент, равный моменту силы тяжести второго элемент 2, действующий в плоскости, перпендикулярной оси 9. Для изменения углового положения второго элемента 2 к нему необходимо приложить внешний крутящий момент, действующий в плоскости перпендикулярной оси 9 вращения, с величиной, превышающей разницу между моментом трения в шарнирном узле и моментом силы тяжести второго элемента 2. Под действием приложенного внешнего крутящего момента второй элемент 2 придет во вращательное движение вокруг оси 9 и после снятия приложения внешнего крутящего момента или по достижении крайнего положения остановится.
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение №2447335, кл. F16C 11/04, 10.04.2012.
2. Патент США №6988294, кл. E05D 11/08, 24.01.2006.
3. Патент РФ на полезную модель №55406, кл. E05D 11/04, 10.08.2006.