УЗЕЛ СОЕДИНЕННИЯ ДЕТАЛЕЙ
ASSEMBLY OF PARTS CONNECTION

Изобретение относится к разъемным соединениям деталей, преимущественно жестких, и может быть использовано, в частности, для соединения элементов строительных конструкций, например прозрачных куполов, корпусов оборудования, элементов мебели, игрушек и т.п.
Известно соединение типа «паз-гребень», RU 2063158. Данная конструкция предназначена для соединения торцов, сопряженных между собой продольными сторонами планок с поперечной рейкой, при этом средство соединения планок между собой и планок с рейкой образовано взаимодействующими между собой пазами и выступами с заплечиками, имеющими форму «ласточкина хвоста», причем заплечики выполнены скошенными от плоскости, перпендикулярной основной плоскости планок, в сторону граней выступа и паза.
Недостатки данного технического решения состоят в том, что с помощью такого узла можно соединять только узкие планки с рейкой; соединение широких пластин практически невозможно, так как при их совмещении крайне трудно предотвратить заклинивание пластин; кроме того, узел плохо работает на изгиб из-за концентрации напряжений в точках перегиба.
Известен узел соединения плоских деталей, который содержит выполненные на концевых участках соединяемых встык деталей взаимоскрепляющиеся ответные выступы и гнезда, имеющие форму «ласточкиного хвоста», SU 1624218 А1; у основания каждого выступа одной из соединяемых деталей выполнены продольные прорези, сопрягаемые боковые поверхности выступов и гнезд выполнены с чередующимся сочетанием направления наклонов, причем взаимообращенные боковые поверхности двух соседних выступов имеют одинаковое направление наклонов, торцовые поверхности выступов одной из деталей выполнены с чередующимся направлением наклонов, а торцовые поверхности выступов ответной детали скруглены.
Данное соединение может быть использовано только для соединения элементов, по меньшей мере, один из которых (деталь 1) должен быть выполнен упругим, и при этом из достаточно гибких материалов типа резины или мягких пластиков; это объясняется тем, что выступы детали 1 при сборке должны отгибаться и занимать положение под значительным углом к плоскости этой детали; выполнение обеих соединяемых деталей из жесткого материала не позволит осуществить их соединение, так как оно возможно только при раздвигании выступами 4 выступов 5; если выступы 3 будут жесткими, они не отогнутся; если они не будут упругими, но будут гибкими, они не вернутся в требуемое положение. Таким образом, данный узел не обеспечивает достаточной механической прочности соединения, так как в принципе непригоден для соединения жестких деталей.
Известен узел соединения плоских жестких деталей, содержащий выполненные на сопрягаемых сторонах деталей выступы, имеющие бульбообразные уширения на концах и шейки у их оснований, и ответные им пазы, представляющие собой бульбообразные впадины, переходящие в узкие проточки, соответствующие шейкам выступов; поверхности концов выступов и сопряженные с ними поверхности дна пазов имеют цилиндрическую форму, US 5588240.
Этот узел позволяет соединять детали любой жесткости, в том числе совершенно не деформативные, в частности из твердых металлов, минералов и т.п. материалов.
Данное техническое решение обеспечивает надежное соединение деталей при работе на растяжение. Однако оно непригодно при работе на изгиб, а также при сдвиге в направлении, перпендикулярном плоскости соединяемых деталей. Поэтому такой узел соединения применяется практически только для различных игр.
Известен узел соединения плоских жестких деталей, содержащий выполненные на сопрягаемых сторонах деталей выступы, имеющие бульбообразные уширения на концах и шейки у их оснований, и ответные им пазы, представляющие собой бульбообразные впадины, соответствующие бульбообразным уширениям выступов, переходящие в проточки, соответствующие шейкам выступов; поверхности концов выступов и сопряженные с ними поверхности дна пазов имеют коническую форму, при этом вершины конических поверхностей концов выступов и дна впадин расположены по разные стороны относительно соединяемых деталей; радиусы кривизны направляющих конических поверхностей концов выступов и дна впадин могут быть выполнены стремящимися к бесконечности; по меньшей мере, одна из соединяемых деталей может быть выполнена составной по толщине, RU 2263829 С2.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что он обеспечивает возможность соединения только плоских деталей, в то время как существует актуальная необходимость соединения деталей, ограниченных криволинейными, например сферическими, эллиптическими и т.п. поверхностями.
Задачей настоящего изобретения является создание узла соединения деталей, ограниченных поверхностями криволинейной формы.
Согласно изобретению в узле соединения деталей, содержащем выполненные на сопрягаемых сторонах деталей выступы, имеющие бульбообразные уширения на концах и шейки у их оснований, и ответные выступам пазы, представляющие собой бульбообразные впадины, соответствующие бульбообразным уширениям выступов, переходящие в проточки, соответствующие шейкам выступов, при этом поверхности концов выступов и сопряженные с ними поверхности дна пазов имеют коническую форму, а вершины поверхностей концов выступов и дна пазов расположены по разные стороны относительно соединяемых деталей, боковые поверхности выступов и сопряженные с ними боковые поверхности пазов образованы перемещением прямой линии по направляющей, представляющей собой линию пересечения сферической поверхности с цилиндрической поверхностью, образованной перемещением прямой линии по S-образной направляющей, при этом боковые поверхности выступов и боковые поверхности пазов плавно сопряжены соответственно с поверхностями концов выступов и поверхностями дна пазов.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».
Реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает достижение важного нового свойства (технического результата) объекта, состоящего в обеспечении надежного соединения деталей криволинейной формы.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, которые иллюстрируют:
на фиг.1 - соединенные фрагменты деталей, вид сверху;
на фиг.2 - фрагменты деталей в разъединенном положении;
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1;
на фиг.6 изображена направляющая, по которой перемещается прямая линия  (19) при образовании боковых поверхностей выступов и пазов;
на фиг.7 изображена боковая поверхность выступов и впадин, образованная перемещением прямой линии по направляющей, представляющей собой линию пересечения сферической поверхности с цилиндрической поверхностью, образованной перемещением прямой линии (19) по S-образной направляющей(го);
на фиг.8 - детали в процессе соединения (аксонометрия);
на фиг.9 - соединенные детали (аксонометрия). Узел соединения деталей 1 и 2 с криволинейной, в конкретном примере сферической, поверхностью содержит выполненные на сопрягаемых сторонах деталей выступы, имеющие бульбообразные уширения 3 на концах и шейки 4 у их оснований, и ответные им пазы, представляющие собой бульбообразные впадины 5, соответствующие бульбообразным уширениям 3 выступов, переходящие в проточки 6, соответствующие шейкам 4 выступов. Поверхности 7 концов выступов и сопряженные с ними поверхности 8 дна пазов имеют коническую форму. Образующая 9 конической поверхности 7 проходит через вершину 11, а образующая 10 конической поверхности 8 проходит через вершину 12; при этом вершины 11 и 12 расположены по разные стороны относительно соединяемых деталей.
Боковые поверхности 13 выступов и сопряженные с ними боковые поверхности 14 пазов образованы перемещением отрезков 15 прямой линии по направляющей 16 (фиг.7). Направляющая 16 представляет собой линию пересечения сферической поверхности 17 с цилиндрической поверхностью 18. Боковые поверхности 13 выступов плавно сопряжены с поверхностями 7 концов выступов; боковые поверхности 14 пазов плавно сопряжены с поверхностями 8 дна пазов.
Детали 1 и 2 соединяют следующим образом. Детали сначала совмещают друг с другом таким образом, что они находятся под углом друг к другу (фиг.8), при этом бульбообразные уширения 3 детали 2 входят в бульбообразные впадины 5 детали 1; затем детали 1 и 2 поворачивают относительно друг друга, причем уширения 3 разместятся во впадинах 5. Соответственно шейки 4 выступов каждой детали разместятся в проточках 6 другой детали. Взаимный поворот деталей 1 и 2 прекратится в момент, когда поверхности уширений 3 упрутся в поверхности впадин 5. Образуется жесткая составная оболочка, работающая на сжатие-растяжение и сдвиг практически так же, как и цельная оболочка; на изгиб собранная конструкция работает только в одном направлении, то есть когда изгибающий момент имеет то же направление, что и направление поворота деталей при сборке. Разборка конструкции осуществляется в обратном порядке.