ПАЛКА, СНАБЖЕННАЯ НАКОНЕЧНИКОМ С ПРУЖИНЯЩИМ МЕХАНИЗМОМ
STICK EQUIPPED WITH TIP WITH SPRING MECHANISM

Область техники
Изобретение относится к наконечнику для палки, который снабжен пружинящим механизмом, демпфирующим осевое усилие, произведенное опорным движением пользователя. Предлагаемый наконечник предназначен преимущественно для палки, используемой при скандинавской ходьбе, палки для пешего туризма, палки, применяемой при ходьбе на лыжах, палки для лыжных гонок или палки для пешей ходьбы. Кроме того, изобретение относится к палке с таким наконечником.
Уровень техники
Большинство палок, известных из уровня техники, содержит внутри демпфирующее устройство, выполненное, как правило, в виде спиральной пружины сжатия. Обычно оно позиционировано в верхней части палки, например поблизости от рукоятки, или между двумя телескопическими участками палки, как это описано, например, в US 4061347. Демпфирующее устройство, установленное в нижней зоне палки, описано, в частности, в ЕР 1814419 и DE 102005028914; однако, в каждом из этих документов оно имеет форму внутреннего пружинного механизма, тоже выполненного на основе спиральных пружин сжатия. Если используется наружная зажимная система (см., например, ЕР 2381812), при установке внутреннего демпфирующего устройства на место возникают проблемы, связанные с ухудшением выполнения телескопической функции. В US 8820339 описан гофрированный элемент (сильфон), действующий как демпфирующее устройство и представляющий собой возможное техническое решение для варианта с наружной зажимной системой, а в ЕР 0820711 представлено наружное демпфирующее устройство, зафиксированное на корпусе палки посредством скобы.
Раскрытие изобретения
Одна из задач, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке усовершенствованного демпфирующего устройства, простого в изготовлении, защищенного от загрязнения и предназначенного, в первую очередь, для телескопической палки, в частности для телескопической палки с наружной зажимной системой. При этом демпфирующее устройство должно быть не только простым в изготовлении, но и иметь настолько маленький осевой размер и периметр, насколько это возможно. Демпфирование наконечника обеспечивает особые преимущества для палки, имеющей, например, по меньшей мере два трубчатых участка, которые могут телескопически вдвигаться друг в друга (в частности для палки для горного туризма), и снабженной наружной зажимной системой для регулировки длины палки, а также для взаимного фиксирования, с возможностью рассоединения, по меньшей мере двух телескопических трубчатых участков в выбранном положении вдоль оси. Однако предлагаемая конструкция может применяться таким же образом и в телескопических системах, использующих внутренний зажим или комбинацию внутреннего и наружного зажимов.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что разработана палка (преимущественно палка, используемая при скандинавской ходьбе, палка для пешего туризма, палка, применяемая при ходьбе на лыжах, палка для лыжных гонок или палка для пешей ходьбы), имеющая корпус, на нижнем свободном конце которого установлен наконечник. Наконечник имеет закрытую снизу концевую насадку с центральным входным отверстием, служащим для приема самого нижнего трубчатого участка корпуса палки. В добавление к этому или альтернативно, центральное входное отверстие может обеспечивать прием вкладыша, который введен в данный трубчатый участок и закреплен в нем своим верхним участком, а своим самым нижним участком вводится в центральное входное отверстие концевой насадки. В таком варианте вкладыш в определенной степени выполняет функцию соединительного элемента, соединяющего самый нижний трубчатый участок и концевую насадку.
В данном варианте может быть предусмотрен еще один демпфирующий элемент, например диск, изготовленный из эластичного материала и обеспечивающий стопорное демпфирование у дна глухого отверстия, выполненного в концевой насадке. В альтернативном варианте такой дополнительный демпфирующий элемент может быть установлен и закреплен на (или в) элементе, соударяющемся с этим дном.
Наконечник дополнительно снабжен наружным кольцевым упругим пружинящим эластомерным элементом, который сопряжен с расположенным по оси сверху верхним концом концевой насадки. Данный элемент по меньшей мере частично охватывает по периметру самый нижний трубчатый участок корпуса палки или, в соответствии с упомянутой выше альтернативой, промежуточный участок вкладыша. Эластомерный пружинящий элемент следует рассматривать как деталь, представляющую собой тело, способное к сильной эластичной деформации. Он выполняет ту же функцию, что и эластичные амортизаторы и демпферы, и выполнен, конкретно, в виде пружины из вспененного материала (например из вспененного полиуретана). В другом варианте он выполнен, как эластичное тело, причем в обоих случаях данный элемент имеет центральное сквозное отверстие. Этот эластомерный пружинящий элемент демпфирует и смягчает осевое смещение самого нижнего трубчатого участка корпуса палки относительно концевой насадки и/или вкладыша, когда сверху к палке прикладывается осевое усилие. В данном случае этот участок корпуса палки или, если используется вариант с вкладышем, также и вкладыш, установлен (установлены) с возможностью смещаться по оси в центральном входном отверстии концевой насадки, преодолевая упругое усилие эластичного пружинящего элемента. Когда данный элемент выполняет функцию наружной кольцевой упругой эластомерной пружины, он представляет собой деталь, которая предпочтительно имеет, по существу, форму полого цилиндра, имеющего, если это целесообразно, структурированную поверхность и структурированные концевые зоны, и выполнена из эластомерного материала. При этом наружной поверхностью этого цилиндра формируется наружная поверхность наконечника. Другими словами, данная деталь полностью охватывает другие элементы наконечника снаружи по периметру на конкретном осевом участке. В качестве материала для эластомерного пружинящего элемента применяют различные модификации термопластичных эластомеров (thermoplastic elastomer, ТРЕ), например:
ТРЕ-O (полиолефиновые смеси, например PP/EPDM или Santoprene (AES/Monsanto)),
TPE-V (перекрестно сшитые полиолефиновые смеси, например PP/EPDM, Sarlink или Forprene),
TPE-U (уретановые смеси, например Elastollan (BASF) Desmopan, Texin или Utechllan (Bayer)),
ТРЕ-Е (термопластичные полиэфирные эластомеры/термопластичные сополиэфиры, например Keyflex (LG Chem)),
TPE-S (стирольные блоксополимеры типа SBS, SEBS, SEPS, SEEPS и MBS, например Sryroflex (BASF), Septon (Kuraray), Thermolast (Kraiburg ТРЕ) или Saxomer (Polyplast Compound Werk GmbH)),
TPE-A (термопластичные сополиамиды, например REBAX (Arkema)).
В этом аспекте необходимо обратить внимание на допуск по высокой и низкой температурам, а также на способность материала формоваться под давлением.
В предпочтительном варианте наконечник дополнительно содержит верхний стопорный элемент, закрепленный предпочтительно на заплечике, предусмотренном на самом нижнем трубчатом участке корпуса палки или на нижнем конце верхнего участка вкладыша. Тем самым обеспечивается наличие верхнего упора для эластомерного пружинящего элемента. В этом случае эластомерный пружинящий элемент расположен по оси между нижним упором, имеющимся на верхнем конце концевой насадки, и верхним упором. Желательно закрепить эластомерный пружинящий элемент на верхнем и/или нижнем упорах посредством положительного (неподвижного) соединения, в частности соединения шпунтового типа, такого как, например, ласточкин хвост, и/или, альтернативно или в добавление к этому, посредством соединения путем связывания материалов (адгезивного или сварного соединения, причем возможно также приплавление, соединение путем литья под давлением или насаживание по типу втулки). В порядке альтернативы такому варианту, верхний и/или нижний упоры для эластомерного пружинящего элемента могут быть выполнены одинаково в виде плоской поверхности, ориентированной в радиальном направлении на верхнем стопорном элементе или на верхнем торце концевой насадки, по существу, параллельно опорной базе, на которую пользователь ставит палку. После этого может быть выполнено присоединение к прилегающей поверхности, например, путем адгезивного или сварного соединения, но можно применить также приплавление или литье под давлением. Концевую насадку, эластичный элемент и верхний стопорный элемент желательно соединить вместе, в виде цельной детали, причем желательно герметичным образом. Это соединение может быть выполнено, например, посредством многоэлементного литья под давлением или путем контактной сварки.
Согласно другому предпочтительному варианту в наконечнике дополнительно установлен радиальный поперечный штифт, проведенный в радиальном направлении, поперечном относительно продольной оси палки, через концевую насадку, а также через самый нижний трубчатый участок или вкладыш на его промежуточном или нижнем участке. В концевой насадке имеется сквозное отверстие, выполняющее функцию опорной конструкции для радиального поперечного штифта и проходящее в стенке данной насадки от точки, выбранной в этой стенке, до точки, расположенной по периметру напротив. Самый нижний трубчатый участок или нижний участок вкладыша имеет по меньшей мере одно, а предпочтительно два вытянутых вдоль оси отверстия, расположенные по периметру одно напротив другого, выполненные в соответствующей стенке и предназначенные для ориентирования радиального поперечного штифта так, чтобы он был установлен с возможностью смещаться, преодолевая упругое сопротивление эластичного элемента, когда к корпусу палки по оси сверху прикладывается усилие. В предпочтительном варианте длина такого отверстия составляет 0,5-3 см, более предпочтительно 0,7-1,5 см, а в самом оптимальном случае 0,8-1,3 см. Такая ориентация поперечного штифта позволяет также обеспечить стабильность по отношению к поворотным сдвигам, т.е. защиту от поворота для деталей, которые могут взаимно смещаться по оси. В результате такого ориентирования пружинного механизма во внутреннем объеме наконечника демпфирующая система становится менее чувствительной к загрязнению и/или коррозии, вызванным погодными воздействиями. В желательном варианте поперечный штифт может быть расположен под втулкой опорной пластины палки, где он зафиксирован и герметично закрыт, т.е. загрязнение попасть в этот объем не может.
Неэластичные элементы наконечника могут состоять из таких материалов, как полиамид, например, полиамид РА66.
В предпочтительном варианте длина концевой насадки по оси составляет 3-15 см, более предпочтительно 5-12 см, а в особенно предпочтительном случае 7-10 см. В добавление к этому или альтернативно, длина вкладыша по оси составляет 2-12 см, предпочтительно 3-10 см, а в особенно предпочтительном случае 5-8 см. Вкладыш желательно выполнить из алюминия или, альтернативно, из других металлов, из пластика или из металла и пластика, соединенных между собой. При применении пластиков особенно предпочтительны пластиковые материалы, армированные волокном.
Согласно предпочтительному варианту длина эластомерного пружинящего элемента по оси составляет 0,5-4 см, предпочтительно 1-3 см, а в особо предпочтительном случае 1,5-2 см, тогда как значение желательной радиальной толщины (измеренной от наружной стенки охватываемой зоны трубчатого участка или вкладыша до периферии эластомерного элемента) лежит в интервале 0,2-1 см, предпочтительно 0,4-0,8 см, а в особенно предпочтительном случае 0,5-0,7 см.
Согласно другому предпочтительному варианту самый нижний трубчатый участок выполнен с заплечиком, у которого он сужается по оси вниз, так что у данного участка диаметр ниже заплечика меньше диаметра выше заплечика. Данный заплечик при этом выполняет функцию верхнего упора для наконечника.
Желательно, чтобы концевая насадка у свободного конца, обращенного к опорной базе, была перекрыта. Это можно сделать, выполнив центральное входное отверстие глухим или поместив снизу у того конца концевой насадки, который обращен к опорной базе, вкладыш в виде штифта с твердым металлическим наконечником. При этом желательно закрепить данный вкладыш в центральном входном отверстии насадки. В порядке альтернативы или дополнительно к этому, предусмотрена возможность закрепить на концевой насадке амортизатор или опорную пластину палки. Во втором случае предпочтительно закрепить опорную пластину с охватом той зоны концевой насадки, в которой радиальный поперечный штифт проходит через центральное входное отверстие. В такой конструкции отверстие под штифт может быть защищено от загрязнения, и, кроме того, устраняется возможность непредусмотренной потери штифта в результате его взаимодействия с внешними объектами. Удерживать такую пластину на концевой насадке в заданных границах (например, между двумя выступающими частями на ее периферии) могут, например, нижний и верхний упоры, расположенные соответственно на утолщении стенки и на заплечике.
Верхнему и/или нижнему участкам вкладыша желательно придать, по существу, цилиндрическую форму. В предпочтительном варианте первый из них имеет периферийную структуру, которую желательно выполнить в виде радиальных вырезов, в особенно предпочтительном варианте представляющих собой радиальные, например кольцевые, углубления, пространственно отделенные одно от другого по оси и по меньшей мере частично проходящие по периметру. Согласно другому предпочтительному варианту у вкладыша наружный диаметр верхнего участка больше наружного диаметра его промежуточного и/или нижнего участков. Такое соотношение соблюдается, в частности, в том случае, когда самый нижний трубчатый участок выполнен не коническим, а имеет в своей нижней части постоянный диаметр. В этом варианте желательно, чтобы нижний конец данного участка опирался на проходящий по периметру фланец у нижнего конца верхнего участка вкладыша. Вкладыш, в свою очередь, предпочтительно опирается своим заплечиком на верхний стопорный элемент наконечника. Однако нижний конец самого нижнего трубчатого участка может также доходить до заплечика вкладыша или до нижнего конца его верхнего участка. В этом случае оба этих нижних конца упираются в верхний стопорный элемент. Желательно, чтобы промежуточный и нижний участки вкладыша выступали в центральное входное отверстие наконечника, причем диаметр данного отверстия (в данном варианте) меньше диаметра полости самого нижнего трубчатого участка.
В альтернативном предпочтительном варианте предусмотрено, что у вкладыша диаметр верхнего участка меньше диаметра нижнего участка (в данном варианте с укороченным вкладышем промежуточного участка нет вообще), так что верхний участок вкладыша введен внутрь самого нижнего трубчатого участка, который, в свою очередь, введен во внутренний объем концевой насадки. Заплечик, выполняющий функцию нижнего упора для нижнего конца самого нижнего трубчатого участка, расположен между верхним и нижним участками вкладыша, или на заплечик опирается непосредственно сам этот конец. В этом случае нижний участок вкладыша упирается во внутреннюю стенку концевой насадки. Поэтому в данном варианте вкладыш введен в центральное входное отверстие концевой насадки полностью, т.е. не выступает по оси за наконечник.
В вариантах, использующих такой вкладыш, диаметр нижнего участка вкладыша, по существу, соответствует внутреннему диаметру концевой насадки в центральном входном отверстии, так что, когда сверху к корпусу палки прикладывается осевое усилие, вкладыш, направляемый (предпочтительно с использованием фрикционного соединения) во внутренний объем насадки, может проходить в него со скольжением. Скольжение инициируется, как только воздействующее усилие становится больше упругого сопротивления эластомерного пружинящего элемента.
Желательно, чтобы в концевой насадке глухое отверстие, в котором скользит вкладыш, располагалось так, чтобы предотвращалось выталкивание из вытянутого вдоль оси отверстия, когда наконечник полностью сместится.
Следующий предпочтительный вариант выполнения предложенного корпуса палки характеризуется тем, что в центральном входном отверстии концевой насадки установлен дополнительный демпфирующий элемент, который выполняет свою функцию в ситуации, когда самый нижний трубчатый участок или вкладыш приходит в контакт с дном заглушенного центрального отверстия данной насадки. В результате, когда эластомерный пружинящий элемент не способен полностью погасить смещение или вообще не предназначен для этого, предотвращается сильное (неослабленное) ударное воздействие на нижний упор.
Данный демпфирующий элемент может быть введен в центральное входное отверстие концевой насадки или закреплен в этом отверстии как отдельный элемент. Предусмотрены также следующие возможности:
- закрепить демпфирующий элемент на нижнем конце трубчатого участка или вкладыша или
- выполнить самый нижний конец вкладыша как такой демпфирующий элемент, например изготовить вкладыш в виде двухкомпонентной детали, у которой зона, обращенная к дну заглушенного отверстия концевой насадки, выполнена из эластомерного материала. Другой вариант, реализуемый особенно простым образом, может состоять в изготовлении дополнительного демпфирующего элемента с направляющей поверхностью, которая в дальнейшем может быть введена в предусмотренный в типичном варианте центральный вырез самого нижнего трубчатого участка или вкладыша и закреплена в этом вырезе.
В типичном случае осевая длина такого, как правило, круглого в поперечном сечении цилиндрического демпфирующего элемента составляет 2-7 см, предпочтительно 3-5 см, а его наружный диаметр выбран немного меньшим внутреннего диаметра центрального входного отверстия в соответствующей зоне или равен ему. Демпфирующий элемент можно выполнить из тех же материалов, из которых изготовлен эластомерный пружинящий элемент.
Техническая задача, поставленная перед изобретением, решается, кроме того, путем конструирования наконечника для палки, в первую очередь, палки, используемой при скандинавской ходьбе, палки для пешего туризма, палки, применяемой при ходьбе на лыжах, палки для лыжных гонок или палки для пешей ходьбы. После своего изготовления предлагаемый наконечник может быть съемно установлен на самый нижний трубчатый участок палки и закреплен на нем.
Такой наконечник, выполненный согласно изобретению, снабжен закрытой снизу концевой насадкой, в которой выполнено центральное входное отверстие, предназначенное для введения в него самого нижнего трубчатого участка корпуса палки и/или для введения вкладыша. Во втором из этих вариантов верхний и нижний участки вкладыша вводятся, соответственно, в самый нижний трубчатый участок корпуса палки и в центральное входное отверстие концевой насадки.
Кроме того, наконечник снабжен наружным кольцевым упругим эластомерным пружинящим элементом, который соединен с расположенным по оси сверху верхним концом концевой насадки. Данный элемент охватывает по периметру самый нижний трубчатый участок корпуса палки или промежуточный участок вкладыша и демпфирует относительное смещение данного участка по оси при приложении осевого усилия. Предпочтительно выполнить эластомерный пружинящий элемент близким по форме к эластичному кольцу.
Желательно дополнить наконечник верхним стопорным элементом, закрепленным предпочтительно на заплечике самого нижнего трубчатого участка корпуса палки или на нижнем конце верхнего участка вкладыша, охватывающем по периметру (так же, как эластомерный пружинящий элемент) данный участок или данный конец и обеспечивающем наличие верхнего упора для эластомерного пружинящего элемента. Таким образом, эластомерный пружинящий элемент установлен по оси между нижним упором, расположенным на верхнем конце концевой насадки, и верхним упором. Когда наконечник, выполненный согласно изобретению, установлен на палке, самый нижний трубчатый участок ее корпуса или вкладыш (в варианте с его использованием) оказывается установленным с возможностью смещаться по оси в концевой насадке, преодолевая упругое сопротивление эластомерного пружинящего элемента, когда к корпусу палки сверху прикладывается осевое усилие.
Предусмотрена возможность изготовить наконечник соответствующим образом в виде отдельного изделия, а затем установить его на палку. Тогда упрощается сборка, а наконечник заменяется на палке несложным образом, если его нужно сменить из-за износа пружинящего механизма. Для такой замены или для последующей установки наконечника на обычных палках пригодны все его описанные варианты (но в особенности третий и четвертый), поскольку в данном случае придавать самому нижнему трубчатому участку конусообразную форму не обязательно. В принципе, приемлемы также и другие конструкции или варианты наконечника.
Остальные примеры осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее предпочтительные варианты изобретения будут описаны со ссылками на чертежи, которым не следует придавать ограничительный характер, поскольку они приведены только с целью пояснения изобретения.
На фиг. 1 схематично представлен самый нижний трубчатый участок палки с установленным снизу наконечником, выполненным согласно первому предпочтительному варианту, причем на фиг. 1а данный участок показан на виде спереди, а на фиг. 1b - в осевом сечении плоскостью, перпендикулярной направлению (Q) продольной оси поперечного штифта.
На фиг. 2 схематично представлен самый нижний трубчатый участок палки с установленным снизу наконечником, выполненным согласно второму предпочтительному варианту, причем на фиг. 2а данный участок показан на виде спереди, а на фиг. 2b - в осевом сечении плоскостью, перпендикулярной направлению (Q) продольной оси поперечного штифта. На фиг. 2с схематично проиллюстрирован вкладыш, использованный в данном варианте, на фиг. 2d указанный участок представлен, с пространственным разделением трех его элементов, в осевом сечении той же плоскостью, что и наконечник, показанный на фиг. 2а и 2b, а на фиг. 2е в увеличенном масштабе проиллюстрирована зона Y, выделенная окружностью на фиг. 2d и показанная с поворотом на 90° вокруг продольной оси.
На фиг. 3 схематично представлен самый нижний трубчатый участок палки с установленным снизу наконечником, выполненным согласно третьему предпочтительному варианту, причем на фиг. 3а данный участок показан на виде спереди, на фиг. 3b - в осевом сечении плоскостью, перпендикулярной направлению (Q) продольной оси поперечного штифта, а на фиг. 3с схематично проиллюстрирован вкладыш, использованный в данном варианте.
На фиг. 4 схематично представлен самый нижний трубчатый участок палки с установленным снизу наконечником, выполненным согласно четвертому предпочтительному варианту, причем на фиг. 4а данный участок показан на виде спереди, на фиг. 4b - в осевом сечении плоскостью А-А (см. фиг. 4а), перпендикулярной направлению (Q) продольной оси поперечного штифта, на фиг. 4с - на виде сбоку (с поворотом на 90° относительно изображения на фиг. 4а), а на фиг. 4d - в осевом сечении плоскостью В-В (см. фиг. 4с), проходящей через продольную ось поперечного штифта.
На фиг. 4е схематично представлен альтернативный вариант закрепления эластомерного пружинящего элемента на верхнем стопорном элементе и на концевой насадке согласно пятому варианту изобретения, на фиг. 4f представлен, в перспективном изображении, самый нижний трубчатый участок палки с установленным снизу наконечником, выполненным согласно фиг. 4а-4е, на фиг. 4g участок по фиг. 4f, показанный вместе с добавленной к нему опорной пластиной палки, представлен с пространственным разделением элементов, а на фиг. 4h и 4i данный пример представлен с дополнительным демпфирующим элементом, установленным в центральном входном отверстии концевой насадки.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлен пример предпочтительного варианта изобретения, иллюстрирующий очень простую конструкцию пружинящего механизма наконечника. В данном случае нижний трубчатый участок 6 корпуса 2 палки в своей нижней части выполнен коническим и имеет заплечик 11, т.е. у него наружный диаметр d2 над заплечиком 11 больше наружного диаметра d3 ниже заплечика. Заплечик 11 образует верхний упор для верхнего стопорного элемента 10 наконечника 3. Данный наконечник состоит, по существу, из трех основных частей, а именно (в порядке расположения снизу вверх вдоль оси) из концевой насадки 4, эластомерного пружинящего элемента 9 и верхнего стопорного элемента 10. Каждая из этих частей имеет центральное входное отверстие (соответственно 5а, 5b, 5с - см. фиг. 4е), соосное с двумя остальными и предназначенное для приема нижней части 6а самого нижнего трубчатого участка 6. Таким образом, наконечник 3 посредством трех своих основных частей охватывает по периметру нижнюю часть 6а участка 6.
Как показано на фиг. 1b, верхний стопорный элемент 10 имеет в осевом сечении форму трапеции и представляет собой стопорное кольцо, у которого наружная поверхность скошена по периметру относительно оси внутрь и вверх. Нижняя плоская поверхность элемента 10 в примере, приведенном на фиг. 1, расположена в радиальном направлении, под углом 90° к продольной оси S палки и образует верхний упор 10а для эластомерного пружинящего элемента 9, который контактирует с элементом 10 снизу. В данном случае внутренний диаметр верхнего стопорного элемента 10, по существу, соответствует наружному диаметру d3 нижней части 6а самого нижнего трубчатого участка 6, охваченной элементом 10, а верхний стопорный элемент 10, а также эластомерный пружинящий элемент 9 (в варианте с его использованием) могут быть закреплены на трубчатом участке палки посредством приклеивания. В порядке альтернативы такому варианту, может быть применено также соединение, использующее прямое связывание материалов, включая термическое плавление (ультразвуковая сварка или другие подобные технологии). Как упоминалось, снизу к поверхности 10а подведен эластомерный пружинящий элемент 9, близкий по форме к полому цилиндру, у которого радиальная толщина d1 и длина L2 по оси равны соответственно 0,5-0,7 см и 1,5-2 см.
В примере, приведенном на фиг. 1а, 1b, по периметру эластомерного пружинящего элемента 9 выполнен радиальный вырез 23 (кольцевое углубление, направленное радиально внутрь элемента и сходящееся на конус). Предусмотрена также возможность выполнить в элементе 9 вдоль оси несколько таких вырезов. Они способны придать элементу 9 форму, способствующую сжатию; кроме того, их можно использовать для регулировки пружинящих свойств. Своей нижней поверхностью элемент 9 опирается на нижний упор 8а, сформированный плоской верхней поверхностью верхнего конца 8 концевой насадки 4. Данный конец 8 имеет форму, близкую к кольцевому фланцу, выступающему в радиальном направлении за периметр остальной части насадки 4. Нижняя поверхность фланца образует первый заплечик 25, который переходит в короткий отрезок 28 насадки 4, причем наружный диаметр данного отрезка меньше, чем у верхнего конца 8 (у фланца). Короткий отрезок 28 переходит у второго заплечика 26 в отрезок 27 с еще более уменьшенным диаметром, который расположен ниже заплечика 26 и проходит соосно вниз до резьбового участка 22.
Участок 22 может выполнять в палке функцию крепежного средства для опорной пластины 24 (см. фиг. 4g), которая может насаживаться на концевую насадку 4 или навинчиваться посредством соответствующей внутренней резьбы с приведением в контакт с верхним упором на вышеупомянутом втором заплечике 26. В других вариантах она удерживается между двумя граничными поверхностями каким-то иным образом. В данном случае предусмотрена возможность сформировать резьбовой участок 22 на наружной стороне концевой насадки 4 (или закрепить на ней) или выполнить заодно с ней в виде цельной детали. В результате эластомерный пружинящий элемент оказывается в какой-то степени зажатым между верхним и нижним упорами 10а, 8а (см. фиг. 2d). Альтернативно, данный элемент можно дополнительно прикрепить к упорным поверхностям 8а, 10а путем приклеивания или соединения, использующего связывание материалов, в частности посредством термического соединения (например посредством ультразвуковой сварки).
Концевая насадка 4, насаживаемая снизу на нижнюю часть 6а трубчатого участка 6, имеет центральное входное отверстие 5с, в котором данный участок 6 может смещаться по оси, когда сверху к палке прикладывается осевое усилие K. В проиллюстрированном на чертеже примере отверстие 5с выполнено глухим.
В стенке нижней части 6а самого нижнего трубчатого участка 6, в котором предусмотрена полость 20, выполнено фрезерованием, перфорированием или лазерным сверлением отверстие 13, пересекающее ось S палки и выходящее на две стороны участка 6. В отверстие введен радиальный поперечный штифт 14, проходящий в направлении Q, поперечном относительно продольной оси S палки. У своих концов он удерживается в двух противоположных отверстиях 1, выполненных в стенке концевой насадки 4 (см. фиг. 2е), и имеет протяженность в поперечном направлении, пересекая входное отверстие 5с насадки 4.
На фиг. 1b палка представлена в свободном состоянии, в котором на нее не воздействует усилие K, прикладываемое по оси сверху (точнее, не приложено усилие, превышающее естественное или предварительно созданное упругое сопротивление, оказываемое эластомерным пружинящим элементом 9). Если это сопротивление преодолено, элемент 9 сжимается между двумя упорами 8а, 10а, причем так, что он выгибается радиально наружу и/или, если это возможно, внутрь, так что его длина L2 уменьшается.
В такой ситуации нижний трубчатый участок 6 смещается вниз, т.е. во внутренний объем концевой насадки 4, а радиальный поперечный штифт 14, находящийся в исходной позиции на нижнем краю осевого отверстия 13, в это же время передвигается только до верхнего упора, образованного верхним краем отверстия 13. Передвижение по оси, т.е. происходящее в палке демпфированное смещение, зависит, таким образом, от соответствующего размера и соответствующего материала и, соответственно, от упругого усилия, прикладываемого эластомерным пружинящим элементом 9, и ограничено глубиной глухого отверстия 5с. Чтобы предотвратить выдавливание из вытянутого вдоль оси отверстия при достижении соответствующей конечной позиции, у отверстия 13 длина по оси должна быть заметно больше возможного упругого смещения.
В процессе демпфированного перемещения, т.е. осевого перемещения R трубчатого участка 6 в концевой насадке 4, радиальный поперечный штифт 14, введенный в отверстие 13, одновременно выполняет внутри насадки 4 функцию направляющего средства для данного участка 6, защищает от поворота и служит фиксирующим средством для взаимного углового положения двух частей устройства.
Нижний конец 15 концевой насадки 4 выполнен с небольшой полостью 29, в которую снизу введен вкладыш 21, закрепленный на внутренней стенке конца 15 насадки 4, например, посредством приклеивания или запрессовывания. В варианте, проиллюстрированном на фиг. 1b, вкладыш 21 имеет твердый металлический штифт 16, который введен снизу и может быть запрессован или приклеен.
Как альтернатива такому варианту, полость 29 может также сообщаться с центральным отверстием 5с концевой насадки 4. Тогда отверстие 5с превращается в сквозной канал, проходящий от верхнего конца 8 насадки 4 до его нижнего конца 15, причем данный канал можно закрыть только снизу, конкретно, вкладышем 21 со штифтом 16 или прикрепленным к концу 15 амортизатором (не изображен).
На фиг. 2а проиллюстрирован, в качестве примера, второй предпочтительный вариант изобретения. В данном случае периферийная часть эластомерного пружинящего элемента 9 выполнена несколько иным образом, а именно с кольцевым вырезом, проходящим по периметру (в направлении U), плавно сужающимся радиально внутрь данного элемента 9 и расположенным посередине его осевого размера L2. Как и в варианте по фиг. 1, самый нижний трубчатый участок 6 в данном случае тоже выполнен конусообразно сужающимся, т.е. он имеет заплечик 11. Согласно этому варианту отверстие 13, в которое введен радиальный поперечный штифт 14, удерживаемый в концевой насадке 4, выполнено не в трубчатом участке 6, а во вкладыше 7, вставляемом в нижнюю часть 6а участка 6 снизу. Вкладыш 7, отдельно представленный на фиг. 2с, изготовлен из алюминия, другого металла, пластика или из комбинации перечисленных материалов. Нижний участок 7с вкладыша 7 выполнен в виде цилиндра, а верхний участок 7а имеет периферийную зубчатую структуру 18, повышающую фрикционное сцепление между вкладышем и трубчатым участком 6. Между верхним участком 7а с уменьшенным диаметром d4 и нижним участком 7с с увеличенным диаметром d5 образован заплечик 19, в который упирается нижний торец 17 участка 6. Верхний участок 7а вкладыша выступает внутрь нижней части 6а участка 6, что позволяет дополнительно зафиксировать вкладыш 7 в этом участке. Нижний участок 7с своей наружной стенкой упирается во внутреннюю стенку концевой насадки 4 и установлен с возможностью смещаться по оси, когда сверху на палку по оси действует усилие K, превышающее упругое сопротивление эластомерного пружинящего элемента 9. Нижний конец 30 глухого отверстия 5с служит нижним ограничителем демпфированного смещения вкладыша 7. В данном варианте вкладыш 7 укорочен, т.к. он выполнен без промежуточного участка.
На фиг. 2d схематично представлены, с пространственным разделением, три элемента 4, 9, 10, составляющие основную часть наконечника 3. Как показано на чертеже, верхний стопорный элемент 10 имеет в сечении форму трапеции, а его наружная сторона скошена по периметру относительно оси радиально внутрь и вверх. Две стопорные поверхности (упоры) 8а, 10а расположены, по существу, параллельно опорной базе и под углом α, равным 90°, по отношению к продольной оси S палки. Форма трапеции или фаска на верхней кромке, использованная для обеспечения герметичного сопряжения, может быть получена, например, посредством литья под давлением.
Наконечник 3, находясь в сжатом состоянии, имеет центральное входное отверстие, сформированное соосно с расположенными индивидуальными центральными входными отверстиями 5а, 5b, 5с соответственно в верхнем стопорном элементе 10, эластомерном пружинящем элементе 9 и концевой насадке 4. Во всех проиллюстрированных примерах центральное входное отверстие 5с в концевой насадке 4 выполнено глухим, а в эластомерном пружинящем элементе 9 и в верхнем стопорном элементе 10 соответствующие отверстия 5b и 5а, наоборот, являются сквозными. На фиг. 2е проиллюстрированы, в увеличенном масштабе, сквозные отверстия 1, которые выполнены в двух противолежащих местах стенки концевой насадки 4 и которые показаны на фиг. 2е (вместе с введенным радиальным поперечным штифтом 14) с поворотом на 90° относительно изображения на фиг. 2d.
На фиг. 3 проиллюстрирован третий предпочтительный вариант изобретения. В данном случае самый нижний трубчатый участок 6 не сужается на конус, однако, отверстие 13 снова находится в нижнем участке 7с вкладыша 7. Участок 6 выполнен более коротким, чем в двух предыдущих примерах (см. фиг. 1 и 2), и его нижний торец 17 расположен выше верхнего стопорного элемента 10 наконечника 3. На фиг. 3с, где отдельно показан вкладыш 7 по фиг. 3b, видно, что верхний участок 7а вкладыша имеет периферийную структуру 18, образованную проходящими по периметру кольцевыми вырезами, которые пространственно отделены одно от другого в осевом направлении. На нижнем конце 12 верхнего участка 7а вкладыша 7 перед заплечиком 19 выполнен проходящий по периметру фланец 31, диаметр d8 которого больше, чем наружный диаметр d4 остальной части участка 7а, и который расположен у места перехода участка 7а в промежуточный участок 7b вкладыша 7. В данный фланец 31 упирается нижний торец 17 трубчатого участка 6, когда в участок 6 введен снизу вкладыш 7.
Нижней поверхностью фланца 31 на нижнем конце 12 верхнего участка 7а вкладыша 7 формируется верхний упор для наконечника 3, точнее, для верхней поверхности верхнего стопорного элемента 10. Во вкладыше 7 наружные диаметры d5 и d6, соответственно промежуточного участка 7b и нижнего участка 7с, меньше наружного диаметра d4 верхнего участка и в данном варианте равны между собой. Вкладыш 7 выполнен более длинным, чем на фиг. 2, конкретно, его суммарная длина L1, составленная из всех трех участков 7а, 7b и 7с, равна приблизительно 3-15 см, предпочтительно 5-12 см, более предпочтительно 7-10 см. Вытянутое вдоль оси отверстие 13 выполнено во вкладыше 7 примерно в середине участка, имеющего уменьшенный диаметр, т.е. приблизительно в середине секции, расположенной между фланцем 31 нижнего конца 12 верхнего участка 7а и нижним торцом 32. В данном варианте промежуточный участок 7b образует зону вкладыша 7, которая охвачена эластомерным пружинящим элементом 9 и верхним стопорным элементом 10.
На фиг. 4 проиллюстрирован четвертый предпочтительный вариант изобретения. В данном случае вкладыш 7 выполнен идентичным вкладышу в третьем варианте (см. фиг. 3). Различие этих вариантов сводится к типу закрепления эластомерного пружинящего элемента 9 на верхнем стопорном элементе 10 и на концевой насадке 4. В этом варианте использовано соединение типа "ласточкин хвост", в котором в элемент 9 введены нижнее осевое продолжение 10b элемента 10, а также верхнее осевое продолжение 8b, расположенное на верхнем конце 8 концевой насадки 4. В результате сопрягающиеся друг с другом соответствующим образом элементы оказываются жестко связанными между собой, образуя неподвижное соединение. В данном случае каждое из продолжений 8b, 10b имеет скошенный край, а в добавление к использованию упирающихся друг в друга граничных поверхностей может быть применено склеивание (или, альтернативно, соединение путем связывания материалов в результате литья под давлением, сварки и других подобных технологий). В данном варианте эластомерный элемент 9 у своей радиально внутренней поверхности отделен по периметру от вкладыша 7 зазором 33.
На фиг. 4е представлен пятый предпочтительный вариант изобретения, использующий еще один альтернативный тип закрепления эластомерного элемента 9 на верхнем стопорном элементе 10 и на концевой насадке 4, отличающийся от аналогичного соединения в четвертом варианте. В данном случае также применено неподвижное соединение, но верхнее осевое продолжение 8b насадки 4 и нижнее осевое продолжение 10b элемента 10 не имеют скошенного края, а в каждом случае введены в эластомерный пружинящий элемент своей шейкой, имеющей уменьшенный диаметр, за которой расположен фланец с увеличенным диаметром, верхняя и нижняя поверхности которого ориентированы, по существу, поперек продольной оси S палки и параллельно опорной базе. В данном случае также обеспечено хорошее соединение эластомерного пружинящего элемента своей верхней частью с верхним стопорным элементом 10 и своей нижней частью с концевой насадкой 4. В дополнение к этому, в данном случае также может быть использовано склеивание контактирующих стопорных поверхностей или, как альтернатива, - сопряжение путем связывания материалов в результате литья под давлением, сварки и других подобных технологий.
Если, например, эластомерный элемент 9 состоит из мягкого материала и/или имеет высоту в направлении оси, умышленно или непредумышленно выбранную недостаточно большой, нижний участок 7с вкладыша, находясь под полной нагрузкой, может столкнуться с дном центрального входного отверстия 5с или с проходящим по периметру выступом. В результате демпфирующий эффект окончится преждевременно, что может привести к неприятным и нежелательным последствиям, связанным с сильным ударом. Этого можно избежать, установив во входном отверстии 5с дополнительный демпфирующий элемент 34, как это показано на фиг. 4h и 4i для варианта по фиг. 4.
В случае выполнения устройства в соответствии с фиг. 4h данный дополнительный демпфирующий элемент представляет собой небольшой круглый в сечении цилиндрический диск, который изготовлен из эластомерного материала (аналогичного материалам, используемым для эластомерного пружинящего элемента) и введен во входное отверстие 5 с или закреплен в нем. В данном случае наружный диаметр демпфирующего элемента 34, как показано на фиг. 4h, может быть несколько меньше внутреннего диаметра отверстия 5с, так что для достижения эффективного демпфирования эластомерный материал демпфирующего элемента имеет возможность немного выгнуться вбок. Однако, если нужно предотвратить соответствующее смещение элемента 34, его можно в какой-то степени вдавить в отверстие 5с, создав, таким образом, неподвижное соединение жесткого и/или нежесткого типа посредством выбора для этого соответствующей конструкции элемента 34, у которого данный наружный диаметр, по существу, соответствует внутреннему диаметру отверстия 5с. Альтернативно, можно использовать дополнительное закрепление (например посредством приклеивания). Для варианта, по фиг. 4h, в порядке альтернативы, можно сконструировать демпфирующий элемент 34 с обращенным вниз выступом, который вводится в полость 29, образуя жесткое соединение, и, таким образом, фиксирует демпфирующий элемент 34 в правильном положении. В этом контексте другой и, в целом, вполне возможной альтернативой является формирование демпфирующего элемента не в виде сплошного цилиндра, а в форме кольца, выполненного из эластомерного материала (например в форме простого кольцевого уплотнения) и упирающегося в ступеньку дна глухого отверстия со стороны полости 29.
Чтобы предотвратить повреждение демпфирующего элемента 34 проходящей по периметру кромкой свободного конца нижнего участка 7с и, таким образом, дополнительно обеспечить оптимальную опору на данном элементе, в полую цилиндрическую трубку участка 7с можно вставить заглушку (не изображена), которая образует полную опорную поверхность для верхней стороны элемента 34 и предотвращает его повреждение.
Другая возможная конструкция такого демпфирующего элемента 34 представлена на фиг. 4i. Преимущество этой конструкции состоит в том, что при ее использовании в данном варианте демпфирующий элемент 34 имеет дополнительный выступ 35, наружный диаметр которого немного уменьшен, что позволяет ввести его в нижнее отверстие нижнего участка 7с, реализовав при этом соединение жесткого и/или нежесткого типа и/или соединение путем связывания материалов. Для своей установки на место демпфирующий элемент 34 вместе с выступом 35 может быть введен в нижний участок 7с, а затем в концевую насадку 4 можно вставить вкладыш 7. После этого элемент 34 позиционируется оптимальным образом и, оказавшись в сжатом состоянии, приходит в упорный контакт с дном глухого отверстия, точнее, с заплечиком на входе в полость 29.
Дополнительные конструкции демпфирующего элемента 34, проиллюстрированные на фиг. 4h и 4i, могут быть использованы точно таким же образом и в вариантах, выполненных согласно фиг. 1-3, причем в примере по фиг. 1 опорная поверхность 35 фиксируется в самом нижнем трубчатом участке 6, а в примере по фиг. 2 предусмотрена возможность закрепить такой демпфирующий элемент 34 у нижней стороны вкладыша 7.
Можно также сконструировать самую нижнюю зону вкладыша 7, расположенную под радиальным поперечным штифтом 14 с небольшим смещением от него, в виде двухкомпонентной структуры, в которой нижняя часть, обращенная к полости 5, выполнена из эластомерного материала. На фиг. 2с это смещение схематично обозначено пунктирной линией 36, причем расположенная под этой линией часть вкладыша 7 тоже может состоять из эластомерного материала и, таким образом, выполнять функцию демпфирующего элемента 34.
Перечень обозначений
1 Сквозное отверстие в концевой насадке 4
2 Корпус палки
3 Наконечник
4 Концевая насадка
5 Полость для перемещения в отверстии 5с части 6а участка 6 корпуса насадки 4 или участка 7с вкладыша 7
5а Центральное входное отверстие в элементе 10
5b Центральное входное отверстие в элементе 9
5с Центральное входное отверстие в насадке 4
6 Самый нижний трубчатый участок корпуса 2 палки
6а Нижняя часть участка 6
7 Вкладыш
7а - Верхний участок вкладыша 7
7b Промежуточный участок вкладыша 7
7с Нижний участок вкладыша 7
8 Верхний конец концевой насадки 4
8а Нижний упор на конце 8 для элемента 9
8b Верхнее продолжение конца 8
9 Эластомерный пружинящий элемент
10 Верхний стопорный элемент
10а Верхний упор для элемента 9 на элементе 10
10b Нижнее продолжение элемента 10
11 Заплечик на участке 6
12 Нижний конец участка 7а
13 Отверстие, вытянутое вдоль оси
14 Радиальный поперечный штифт
15 Нижний конец насадки 4
16 Твердый металлический штифт на конце 15
17 Нижний торец участка 6
18 Периферийная структура на участке 7а
19 Заплечик на вкладыше 7
20 Полость в участке 6
21 Вкладыш на конце 15 для штифта 16
22 Резьбовой участок на насадке 4
23 Периферийный вырез на элементе 9
24 Опорная пластина палки
25 Первый заплечик под концом 8
26 Второй заплечик под концом 8
27 Отрезок между участком 22 и заплечиком 26
28 Короткий отрезок между заплечиками 25 и 26
29 Полость на конце 15
30 Нижний конец отверстия 5с
31 Фланец на конце 12 участка 7а
32 Нижний торец вкладыша 7
33 Зазор между элементом 9 и вкладышем 7
34 Демпфирующий элемент
35 Опорная поверхность элемента 34
36 Условная разделительная линия под эластомерным материалом
d1 Радиальная толщина элемента 9
d2 Наружный диаметр участка 6 выше заплечика 11
d3 Наружный диаметр участка 6 ниже заплечика 11
d4 Наружный диаметр участка 7а
d5 Наружный диаметр участка 7b
d6 Наружный диаметр участка 7с
d7 Внутренний диаметр насадки 4 в полости 5
d8 Диаметр фланца 31
K Осевое усилие
L1 Длина насадки 4 по оси
L2 Длина элемента 9 по оси
L3 Длина вкладыша 7 по оси
Q Направление продольной оси штифта 14
R Упругое смещение
S Продольная ось палки
U Направление по периметру
α Прямой угол между упорами 8а/10а и осью S