РЕГУЛИРУЕМАЯ ТОРСИОННАЯ ПЕТЛЯ
ADJUSTABLE TORSION HINGE

Область техники
Изобретение относится к устройству петельного типа, в частности, к регулируемой торсионной петле, используемой для осевого вращения.
Уровень техники
В большинстве объектов, осуществляющих осевое вращение, применяются петельные устройства, устанавливаемые на неподвижном объекте, причем объект поворачивается для осуществления операций по открытию и закрытию, например: дверные полотна, окна, дверцы комодов и т.д. Как показано на фиг.1, известное рекуперационное торсионное петельное устройство 10 включает в себя первое крыло 11, второе крыло 12, прокладку 13, ось 14, два установочных винта 15, пружину 16 кручения, регулирующую муфту 17 и регулирующую шпильку 18; первое и второе крылья 11, 12 соответственно крепятся на дверном полотне и коробке (не показано), а на боковых сторонах указанных крыльев находятся ответные муфтовые элементы 111, 121 шарнирного соединения. Муфтовые элементы 111, 121 интерактивно расположены друг над другом, причем прокладка 13 находится между ними для обеспечения осевого вращения. Ось 14 вставляется внутрь муфтовых элементов 111, 121 шарнирного соединения, за счет чего первое и второе крылья 11, 12 совмещаются, образуя шарнирное соединение. Два установочных винта 15 вворачиваются во внешнюю окружную поверхность муфтового элемента 111 шарнирного соединения первого крыла 11, при этом ось 14 плотно закрепляется винтами и фиксируется; от нижней части оси отходит опорный штифт 141. Регулирующая муфта 17 может вставляться с возможностью вращения внутрь муфтового элемента 121 шарнирного соединения второго крыла 12; углубленная область в центральной части состоит из опорного отверстия 171, позволяющего помещать внутрь него опорный штифт 141; на опорный штифт установлена пружина 16 кручения, причем ее верхняя сторона устанавливается и крепится на оси 14, а нижняя сторона устанавливается и крепится на регулирующей муфте 17 таким образом, чтобы пружина 16 кручения могла взаимодействовать с первым и вторым крыльями 11, 12. Петельное устройство 10 создает определенное крутящее усилие для автоматического закрытия двери. Помимо этого, в окружном направлении, у нижней части муфтового элемента 121 шарнирного соединения второго крыла 12 находится подвижный паз 122, а внешняя периферийная часть регулирующей муфты 17 содержит несколько отверстий 172 для вставки, расположенных в местах углубления соответствующего подвижного паза 122; регулирующая шпилька 18 может вставляться в одно из вставных отверстий 172 в необходимом положении сквозь подвижный паз 122. После того как регулирующая шпилька 18 перемещается во время поворота регулирующей муфты 17 вдоль до упора во внутреннюю стенку подвижного паза 122, пружина 16 кручения начинает сжиматься и накапливать энергию. За счет этого пользователь может вставлять регулирующую шпильку 18 в разные отверстия 172 для вставки для регулировки пружины 16 кручения с целью получения разных величин крутящего усилия.
Рассмотренное выше петельное устройство 10 обладает эффектом рекуперации крутящего момента, однако, имеет ряд недостатков. В известном петельном устройстве 10 регулирующая шпилька 18 используется, прежде всего, для блокирования внутренней стенки подвижного паза 122 до того как регулирующая муфта 17 начинает закручивать пружину 16 кручения для создания крутящего момента. При этом подвижный паз 122 может открываться лишь на небольшое расстояние, в результате чего крутящий момент можно регулировать лишь на ограниченную величину. Кроме этого, регулирование петельного устройства 10 осуществляется за счет вставления регулирующей шпильки 18 во вставные отверстия 172 в разных положениях. Подобный вид регулировочно-вставной операции занимает много времени и представляет неудобства.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в получении регулируемой торсионной петли, накапливающей давление при движении как вперед, так и назад, для удобного регулирования крутящего усилия.
Настоящим изобретением предлагается регулируемая торсионная петля, содержащая узел петли, узел создания крутящего момента и узел регулировки крутящего момента. Узел петли включает в себя первое крыло, второе крыло, первую муфту и вторую муфту. Первое крыло включает в себя ряд первых муфтовых шарниров, а второе крыло включает в себя ряд вторых муфтовых шарниров, причем вторые муфтовые шарниры сопрягаются с первыми муфтовыми шарнирами. Подвижное соединение образовано за счет соединения первой и второй муфт, причем первая муфта включает в себя первый кулачок; узел создания крутящего момента включает в себя подвижную ось, расположенную между первым и вторым муфтовыми шарнирами, и надетую на нее пружину кручения. Внешняя окружная поверхность оси соединена с первым муфтовым шарниром, образуя подвижное соединение с первым крылом, причем конец пружины кручения воздействует на ось; узел регулировки крутящего момента включает в себя элемент регулировки крутящего момента, который может перемещаться внутри первой муфты, а также пружину, закрепленную на элементе регулировки крутящего момента. Внешняя окружная поверхность элемента регулировки крутящего момента включает в себя второй кулачок, причем второй и первый кулачки сопрягаются между собой по мере того как пружина передает элементу регулировки крутящего момента упругую силу сопротивления. Углубление, находящееся во внешнем торце элемента регулировки крутящего момента, позволяет перемещать при помощи инструмента регулировочное отверстие, по мере того как другой конец пружины кручения воздействует на элемент регулировки крутящего момента для обеспечения вращения элемента регулировки крутящего момента в определенном направлении с целью перемещения сопряженных первого и второго кулачков для вращения в противоположном направлении, в результате чего происходит холостое вращение.
Для функционирования настоящего изобретения используется пружина кручения узла создания крутящего момента, причем элемент регулировки крутящего момента позволяет пружине кручения беспрепятственно регулировать крутящее усилие. Данная конструкция позволяет удобно осуществлять регулировку крутящего момента.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны из предлагаемых ниже подробного описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение станет более понятно из предлагаемого ниже подробного описания и прилагаемых чертежей с разными вариантами осуществления изобретения, которые, между тем, следует рассматривать не в качестве ограничения конкретных вариантов осуществления, а исключительно в качестве пояснения и толкования.
На фиг.1 показано изображение в разобранном виде известного петельного устройства;
На фиг.2 показан вид в вертикальной проекции регулируемой торсионной петли по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг.3 показано изображение в разобранном виде по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.4 показано изображение в разобранном виде по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.5 показан местный вид по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.6 показано изображение в разобранном виде по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.7 показан вид в перспективе по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.8 показан вид в сечении по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.9 показан вид в сечении по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления;
На фиг.10 показан вид после приведения в действие по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления (1);
На фиг.11 показан вид после приведения в действие по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления (2);
На фиг.12 показан вид после приведения в действие по вышеупомянутому предпочтительному варианту осуществления (3).
Список обозначений основных элементов
20
Петельное устройство
21
Первое крыло
211
Первый муфтовый шарнир
22
Второе крыло
221
Второй муфтовый шарнир
222
Зацепляющийся элемент
23
Первая муфта
231
Шпилечная поверхность
233
Первый кулачок
24
Вторая муфта
241
Шпилечная поверхность
242
Паз для скольжения
25
Стопорная шпилька
30
Узел создания крутящего момента
31
Ось
311
Выступ
312
Паз
313
Часть кулачка
32
Пружина кручения
321
Ножка
322
Вторая ножка
40
Узел регулировки крутящего момента
42
Элемент регулировки крутящего момента
421
Второй кулачок
422
Паз
423
Регулировочное отверстие
43
Пружина
50
Узел регулировки скорости
52
Элемент регулировки скорости
521
Регулировочное отверстие
522
Резьбовой сегмент
53
Упругий элемент
54
Кулачковый элемент
541
Направляющие
542
Кулачковая поверхность
543
Центровочный паз
544
Второй центровочный паз
Осуществление изобретения
Предшествующее описание настоящего изобретения, а также другие его технологические описания, признаки и функционирование подробно рассмотрены со ссылками на чертежи предпочтительного варианта осуществления.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что последующее подробное описание варианта осуществления настоящего изобретения дано исключительно в качестве иллюстрации и ни в коем случае не должно рассматриваться как ограничивающее. После ознакомления с настоящим описанием изобретения таким специалистам станут очевидны и другие варианты осуществления настоящего изобретения. Далее будут подробно рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения, изображенные на прилагаемых чертежах.
Для упрощения понимания не все обычные признаки рассматриваемого варианта осуществления будут показаны и рассмотрены. Разумеется, следует понимать, что при развитии какого-либо из таких фактических вариантов осуществления для достижения конкретных целей разработчику придется принимать множество конкретных решений, например с учетом ограничений, существующих для определенной области применения или сферы деятельности, а также, что подобные конкретные цели будут отличаться в зависимости от конкретного варианта осуществления и конкретного разработчика. Кроме этого, следует понимать, что выполнение подобной работы может потребовать от разработчика усилий и времени, тем не менее для специалистов в данной области техники после ознакомления с настоящим раскрытием изобретения это будет рутинной инженерной работой.
На фиг.2-4 показана регулируемая торсионная петля согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, предназначенная, в частности, для дверных полотен, которая содержит узел 20 петли, узел 30 создания крутящего момента, узел 40 регулировки крутящего момента и узел 50 регулировки скорости. Форма и особенности элементов и сборных конструкций согласно данному варианту осуществления подробно рассмотрены ниже.
Узел 20 петли включает в себя первое крыло 21, второе крыло 22, первую муфту 23, вторую муфту 24 и две стопорные шпильки 25. Боковая сторона первого крыла 21 содержит первые муфтовые шарниры 211 малого и большого размера, сопрягающихся с тремя вторыми муфтовыми шарнирами 221, расположенными с боковой стороны второго крыла 22. На внутренней стенке каждого из вторых муфтовых шарниров 221 имеются два зацепляющихся элемента 222. Первая муфта 23 вставляется внутрь первого муфтового шарнира 211, проходя через второй муфтовый шарнир 221 на одном конце второго крыла 22, а вторая муфта 24 вставляется внутрь первого муфтового шарнира 211, проходя через второй муфтовый шарнир 221 на другом конце второго крыла 22. На внешней окружной поверхности первой и второй муфт 23, 24 имеются две шпилечные поверхности 231, 241, сопрягающиеся с зацепляющимися элементами 222. Две стопорные шпильки 25 ввинчиваются во внешние окружные поверхности первой и второй муфт 23, 24, проходя через второй муфтовый шарнир 221 таким образом, чтобы первая и вторая муфты 23, 24 ограниченно фиксировались внутри второго муфтового шарнира 221.
Как показано на фиг.4 и 7, узел 30 создания крутящего момента включает в себя ось 31 и пружину 32 кручения. Ось 31 может перемещаться и находится внутри первой муфты 23, при этом она имеет пару расположенных под углом, на расстоянии друг от друга выступов 311, выступающих от центральной части внешней окружной поверхности оси 31. Выступы 311 установлены внутри первого муфтового шарнира 211 первого крыла 21, образуя подвижное соединение между осью 31 и первым крылом 21. На верхней кромке выступа 311 имеется паз 312, а ось 31 имеет две симметричные части 313 кулачка, расположенные сбоку от выступов 311. Два конца пружины 32 кручения соответственно включают в себя ножку 321 и вторую ножку 322, причем ножка 321 вставляется в паз 312 оси 31, позволяя концу пружины 32 кручения воздействовать на ось 31.
Как показано на фиг.7 и 8, узел 40 регулировки крутящего момента включает в себя элемент 42 регулировки крутящего момента и пружину 43. Первая муфта 23 вмещает в себя элемент 42 регулировки крутящего момента, пружину 43, пружину 32 кручения и вставленную внутрь нее ось 31. Внутренняя стенка первой муфты 23 проходит вокруг первого кулачка 233 в виде зубчатого колеса (показано на фиг.5). Соответствующая внешняя окружная поверхность элемента 42 регулировки крутящего момента включает в себя второй кулачок 421 в виде зубчатого колеса, который подвижно сопрягается с первым кулачком 233. Торец внешней окружной поверхности элемента 42 регулировки крутящего момента имеет паз 422, а пружина 32 кручения имеет вторую ножку 322, которая вставляется в паз 422, позволяя пружине 32 кручения перемещаться в направлении элемента 42 регулировки крутящего момента. Внешний торец элемента 42 регулировки крутящего момента открыт с внешней стороны первой муфты 23, и в нем образовано углубленное шестигранное регулировочное отверстие 423. Регулировочное отверстие 423 позволяет при помощи специальных инструментов (например, ключей-шестигранников) перемещать элемент 42 регулировки крутящего момента и поворачивать пружину 32 кручения, тем самым регулируя крутящее усилие. Во внутреннюю часть элемента 42 регулировки крутящего момента может быть вставлена пружина 43, которая создает упругое усилие сопротивления для элемента 42 регулировки крутящего момента, позволяя удерживать второй кулачок 421 и первый кулачок 233 в зацепленном положении для установки углового положения элемента 42 регулировки крутящего момента после поворота. После надавливания пользователем элемента 42 регулировки крутящего момента возвратное действие пружины 32 кручения заставляет элемент 42 регулировки крутящего момента отделять второй кулачок 421 от первого кулачка 233, после чего пружина 32 кручения вновь возвращается в ее наиболее ослабленное положение.
Как показано на фиг.6-8, узел 50 регулировки скорости содержит элемент 52 регулировки скорости, несколько упругих элементов 53 и кулачок 54. Элемент 52 регулировки скорости, упругие элементы 53 и кулачок 54 могут быть вставлены внутрь второй муфты 24. На внешней части элемента 52 регулировки скорости имеется регулировочное отверстие 521 для установки и поворота инструмента. На внешней окружной поверхности внутренней части имеется резьбовой сегмент 522, соединенный со второй муфтой 24. На внешней окружной поверхности кулачка 54 имеются две направляющие 541, а на внутренней стенке второй муфты 24 - два паза 242 для скольжения. Часть 313 кулачка, обращенная в сторону оси 31, имеет кулачковую поверхность 542, причем центровочный паз 543 и второй центровочный паз 544 соответственно расположены в углублениях кулачковой поверхности 542 в соответствующих угловых положениях. Кулачок 54 ограничен верхней поверхностью части 313 кулачка и перемещается в направлении упругого элемента 53. Упругий элемент 53, в свою очередь, соприкасается с кулачковым элементом 54, создавая фрикционное сопротивление для оси 31 с целью управления скоростью вращения дверного полотна. Согласно данному варианту осуществления упругий элемент 53 состоит из несколько конусных прокладок (которые могут быть заменены на пружины сжатия). Скорость резьбового вращения регулировочного элемента 52 позволяет изменять величину фрикционного сопротивления упругого элемента 53 относительно оси 31. Подобный механизм позволяет регулировать скорость поворота дверного полотна.
Выше было дано описание различных сборочных конструкций элементов и узлов регулируемой пружинной петли согласно настоящему изобретению; ниже представлено описание функционирования настоящего изобретения.
При открытии пользователем дверного полотна, снабженного устройством согласно изобретению, первое и второе крылья 21, 22 поворачиваются против часовой стрелки относительно первого и второго муфтовых шарниров 211, 221. В результате вращения в данном направлении первый и второй кулачки 233, 421 сопрягаются друг с другом. В этот момент первый кулачок 233 приводит во вращение второй кулачок 421, а также заставляет сжиматься пружину 32 кручения для накапливания энергии.
После открытия двери первое и второе крылья 21, 22 создают возвратный крутящий момент за счет энергии, накопленной пружиной 32 кручения. При условии, что никто не придерживает дверь, возвратный крутящий момент автоматически закрывает дверное полотно.
Согласно одному из вариантов осуществления узел 40 регулировки крутящего момента регулирует усилие закрытия дверного полотна. Пользователь вначале вставляет инструмент (например, ключ-шестигранник) в регулировочное отверстие 423 элемента 42 регулировки крутящего момента и поворачивает его. По мере того как регулировочный элемент 42 заставляет второй кулачок 421 поворачиваться против часовой стрелки, первый кулачок 233 выталкивает второй кулачок 421 назад. Одновременно с этим поворот второго кулачка 421 сжимает пружину 32 кручения, увеличивая крутящий момент. После отпускания инструмента элемент 42 регулировки крутящего момента автоматически фиксирует второй кулачок 421 с первым кулачком 233 за счет упругого сопротивления пружины 43. В результате этого пружина 32 кручения устанавливается в требуемом угловом положении и обладает необходимым крутящим усилием.
В обычной ситуации, когда первое крыло 21 неподвижно закреплено на дверном полотне, в результате чего второе крыло 22 становится неподвижным крылом, ось 31, соединенная с первым крылом 21, становится вращающимся подшипником. По мере вращения первого крыла 21 пружина 32 кручения использует вторую ножку 322 в качестве поворотной точки, а ножка 321 поворачивается вместе с дверным полотном, начиная накапливать давление. Кроме этого, если первое крыло 21 закреплено на дверной коробке, а второе крыло 22 используется в качестве поворотного крыла, то при повороте второго крыла 22 первая муфта 23 и вторая муфта 24 становятся осью поворота. Пружина 32 кручения будет использовать ножку 321 в качестве неподвижной точки поворота, а вторая ножка 322 будет поворачиваться вместе с дверным полотном, начиная накапливать давление. Настоящее изобретение позволяет накапливать давление при повороте как вперед, так и назад, поэтому настоящее изобретение подходит как для левых, так и для правых дверных полотен и позволяет использовать при установке одни и те же петли.
Как показано на фиг.9, когда пользователь слегка толкает дверное полотно для того чтобы закрыть дверь, часть 313 кулачка оси 31 перемещается в угловом направлении вместе с кулачковой поверхность 542 кулачкового элемента 54. Кулачок 54 прижимается к упругому элементу 53, создавая сопротивление для управления скоростью поворота дверного полотна. Как показано на фиг.10, когда часть 313 кулачка начинает выходить из центровочного паза 543, общая скорость поворота дверного полотна оказывается выше, поскольку наклонный контакт с кулачковым элементом 54 достаточно выровнен и создает меньшее фрикционное сопротивление для оси 31. Когда дверное полотно открывается на угол от 0 до 30 градусов, фрикционное усилие минимально (трение почти отсутствует) и дверное полотно будет закрываться с максимальной скоростью. Когда, как показано на фиг.11 и 12, угол поворота дверного полотна составляет от 30 до 45 градусов, наклон между кулачковой поверхностью 542 кулачкового элемента 54 и части 313 кулачка оси 31 будет больше, а за счет дополнительного упругого сопротивления упругого элемента 53 относительно кулачкового элемента 54 фрикционное сопротивление в направлении оси 31 увеличивается и дверное полотно будет закрываться более медленно.
Как показано на фиг.7, когда пользователь толкает дверное полотно для открытия двери, после того как угол открытия дверного полотна достиг соответствующей величины, упругий элемент 53 передает кулачку 54 упругое сопротивление и верхний центровочный паз 543, либо второй центровочный паз 544 фиксируют часть 313 кулачка на оси 31. Дверное полотно открывается на определенный угол и фиксируется, полностью прекращая закрываться.
Настоящая регулируемая торсионная петля решает проблему, связанную с использованием известной петли 10. Технологические особенности и преимущества настоящего изобретения в основном включают в себя следующие аспекты:
(1). Автоматическое открытие и закрытие: В настоящем изобретении используется пружина 32 кручения узла 30 создания крутящего момента для передачи постоянного выходного крутящего усилия на первое и второе крылья 21, 22 с целью автоматического закрытия дверной панели.
(2). Управляемое поворотное усилие: Узел 40 регулировки крутящего момента согласно настоящему изобретению позволяет вставлять в него инструмент для поворота элемента 42 регулировки крутящего момента с целью приведения в действие и изменения величины крутящего момента пружины 32 кручения, используемой для управления крутящим усилием, передаваемым в направлении дверного полотна. Операция по регулировке осуществляется быстро и удобно. Кроме этого, элемент 42 регулировки крутящего усилия может поворачиваться на 360 градусов; усилие сжатия пружины 32 кручения не зависит от угла, поэтому пользователь может произвольно регулировать пружину 32 кручения для получения соответствующего крутящего момента.
(3). Управляемая скорость поворота: В настоящем изобретении используется узел 50 регулировки скорости, предназначенный для регулировки скорости поворота дверного полотна. Внутри узла 50 регулировки скорости находится упругий элемент 53, который выступает в качестве тормозного регулятора для элемента 52 регулировки скорости. Это позволяет замедлить скорость вращения дверного полотна и избежать сильного удара дверного полотна о дверную коробку. Кроме этого, для осуществления регулировки пользователю нужно лишь подрегулировать элемент 52 регулировки скорости при помощи инструмента. Операции по регулировке скорости осуществляются достаточно быстро и просто.
(4). Плавное вращение: При открытии двери, во время процесса вращения, два крыла 21, 22 согласно настоящему изобретению осуществляют шпилечное шарнирное соединение между первой и второй муфтами 23, 24 при помощи первых муфтовых шарниров 211 и вторых муфтовых шарниров 221, предотвращая передачу нагрузки на внутренние элементы. Это обеспечивает плавное вращение двух крыльев 21, 22.
Представленное выше описание было дано лишь для предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения и не должно рассматриваться как ограничивающее объем настоящего изобретения. Любые незначительные равноценные замены или изменения, не выходящие за объем настоящего изобретения и описания изобретения, входят в объем изобретения. Петля может иметь широкую область применения, например использоваться на дверях, окнах, дверцах комодов, в ноутбуках, швабрах и других подвижных соединениях.