КРЕПЕЖНАЯ ОСЬ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ДРУГ ОТНОСИТЕЛЬНО ДРУГА ЭЛЕМЕНТОВ
FASTENING AXIS FOR CONNECTION OF ELEMENTS MOVABLE RELATIVE TO EACH OTHER

Изобретение относится к средством крепления двух или более подвижных относительно друг друга элементов и может быть использована для соединения подвижных относительно друг друга частей для устранения люфтов между нами и надежного соединения их друг с другом.
Из уровня техники известна крепежная ось для соединения лезвия ножа с рукояткой, содержащая цилиндрическую втулку, винт и фиксатор, выполненный в виде стопорной шайбы, втулка имеет осевое отверстие с резьбой для соединения с винтом, на внешней поверхности втулки выполнена резьба для соединения с фиксатором (см. US 2012047746 (А1), опубликовано 01.03.2012).
Недостатком данного решения является необходимость итерационной регулировки глубины вкручивания втулки в рукоятку (плашку) для достижения свободного безлюфтового хода лезвия при полном закручивании фиксирующих элементов для исключения самопроизвольного откручивания.
Наиболее близким решением к предложенному изобретению является крепежная ось для соединения лезвия ножа с рукояткой, содержащая две цилиндрические втулки и крепежный элемент, при этом каждая втулка имеет на одном своем торце радиальный выступ, направленный от оси втулки, первая втулка предназначена для установки в осевом отверстии второй втулки и имеет внутреннюю резьбу для соединения с крепежным элементом (см. US 20070137047 (А1), опубликовано 21.06.2007).
Недостатком наиболее близкого решения является ненадежная фиксация подвижных относительно друг друга элементов (лезвия и рукоятки), отсутствие возможности регулировки усилия прижима частей рукоятки между собой, наличие люфтов в соединении лезвия с рукояткой, возможность самопроизвольного откручивания.
Технической проблемой, решаемой предложенным изобретением, является повышение надежности соединения подвижных относительно друг друга элементов.
Техническим результатом изобретения является исключение люфтов между подвижными друг относительно друга элементами, соединяемыми друг с другом, повышение надежности фиксации соединяемых элементов за счет исключения самопроизвольного раскручивания элементов крепежной оси, обеспечение возможности регулирования усилия прижатия друг к другу подвижных друг относительно друга элементов с одновременной фиксацией такого усилия.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что крепежная ось для соединения подвижных друг относительно друга элементов содержит две цилиндрические втулки с осевыми отверстиями и резьбовой крепежный элемент с наружной резьбой, каждая втулка имеет на наружной поверхности на одном своем конце по меньше мере один выступ, направленный от оси втулки, а первая втулка имеет внутреннюю резьбу для соединения с резьбовым крепежным элементом, при этом вторая втулка имеет внутреннюю резьбу, а первая втулка имеет также внешнюю резьбу для соединения с внутренней резьбой второй втулки и имеет по меньше мере одну сквозную продольную прорезь, которая направлена вдоль оси и открыта со стороны свободного конца, при этом резьбовой крепежный элемент имеет на наружной поверхности кольцевой выступ с диаметром, увеличивающимся в направлении от резьбы.
Кроме того, внутренняя резьба второй втулки может быть образована на по меньшей мере части ее внутренней поверхности.
Кроме того, внутренняя резьба первой втулки может быть образована на по меньшей мере части ее внутренней поверхности.
Кроме того, внешняя резьба первой втулки может быть образована на по меньшей мере части ее внешней поверхности.
Кроме того, длина второй втулки может быть меньше или равна, или больше длины первой втулки.
Кроме того, кольцевой выступ резьбового крепежного элемента может иметь коническую или полусферическую форму.
Кроме того, осевое отверстие первой втулки может быть выполнено сквозным.
Кроме того, первая втулка может иметь на своей цилиндрической поверхности сквозное отверстие, сопряженное с прорезью.
Кроме того, вторая втулка может иметь внешнюю резьбу, образованную на по меньшей мере части ее поверхности со стороны выступа.
Кроме того, внешний диаметр второй втулки может быть выполнен ступенчатым, при этом ступень с большим диаметром расположена со стороны выступа, а внешняя резьба второй втулки может быть образована на ступени с большим диаметром.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана крепежная ось в сборе, когда длина второй втулки меньшей длины первой втулки; на фиг. 2 показана крепежная ось в сборе, когда длина второй втулки равна длине первой втулки; на фиг. 3 показана крепежная ось в сборе, когда длина второй втулки больше длины первой втулки; на фиг. 4 показан осевой разрез первой втулки; на фиг. 5 показан осевой разрез второй втулки; на фиг. 6 показан крепежный элемент оси; на фиг. 7 показан пример применения предложенной крепежной оси, например, для соединения рукоятки ножа с лезвием; на фиг. 8 показан разрез места соединения рукоятки ножа с лезвием.
Предложенная крепежная ось предназначена для соединения подвижных друг относительно друга элементов (частей изделий, деталей) и может применяться, например, для соединения лезвия ножа с рукояткой ножа, для соединения двух частей (половинок) ножниц, для соединения колеса велосипеда с рамой (с вилкой), для соединения ножа роторной косилки, а также для соединения любых иных элементов, деталей, частей, узлов, которые вращаются друг относительно друга, и которые должны быть надежно соединены между собой без люфтов и с усилием, обеспечивающим свободное вращение (вращательное движение) их друг относительно друга.
Предложенная крепежная ось для соединения подвижных друг относительно друга элементов содержит две цилиндрические втулки 1 и 2 с осевыми отверстиями и резьбовой крепежный элемент 3 с наружной резьбой. Первая втулка 1 предназначена для установки внутри (в осевом отверстии) второй втулки 2, а крепежный элемент 3 предназначен для установки внутри (в осевом отверстии) первой втулки 1. При этом установка втулки 1 во втулке 2 осуществляется посредством резьбового соединения, а установка крепежного элемента 3 во втулке 1 осуществляется также посредством резьбового соединения.
Первая втулка 1 (фиг. 4) имеет осевое отверстие, которое может быть выполнено либо сквозным, либо глухим. Втулка 1 на наружной поверхности на одном своем конце (торце) имеет по меньшей мере один радиальный выступ 4, направленный в сторону от оси втулки 1. Выступ 4 может быть выполнен кольцевым с цилиндрической внешней поверхность, либо кольцевым с выемками на внешней стороне (не показаны), образованными вдоль периметра (дугообразные выемки, или прямоугольные, или треугольные, образующие форму звезды выступа 4, или другой формы). Выступ 4 может иметь также иную форму и может быть выполнен, например, в виде отгиба (не показан), направленного в сторону от оси втулки 1, при этом количество таких отгибов может быть два, три или более, которые равномерно (или неравномерно) расположены по периметру втулки 1. Выступ 4 предназначен для контакта с поверхностью одного из соединяемых друг с другом элементов изделия (первого элемента) с целью прижатия к другому соединяемому с ним элементу изделия (второму элементу, или к другим соединяемым с ним элементам - второму, третьему и т.д. элементам изделия с целью прижатия друг к другу всех элементов, расположенных на крепежной оси).
Втулка 1 на внешней своей поверхности имеет внешнюю резьбу 5, которая может быть образована либо на части внешней цилиндрической поверхности и начало которой лежит на противоположном конце (торце) от выступа 4, либо может быть образована на всей внешней цилиндрической поверхности от одного своего свободного конца до выступа 4. Втулка 1 имеет также на внутренней своей цилиндрической поверхности внутреннюю резьбу 6, которая также может быть образована либо на части внутренней цилиндрической поверхности и начало которой лежит на конце со стороны выступа 4 или на противоположном конце, либо может быть образована на всей внутренней цилиндрической поверхности (как при выполнении осевого отверстия глухим, так и сквозным).
Втулка 1 имеет по меньшей мере одну сквозную продольную прорезь 7, образованную вдоль втулки 1, направленную вдоль оси втулки 1 и открытую со стороны конца, свободного от выступа 4. При этом прорезь 7 может быть образована либо, например, до середины втулки 1, либо немного менее, чем до середины, либо немного более, чем до середины, либо до выступа 4. Прорезь 7 позволяет разжиматься (расширяться) втулке 1 при взаимодействии с крепежным элементом 3. Количество прорезей 7 может быть больше одной, например, две, три или более, длины которых либо равны между собой, либо отличаются друг от друга. Когда количество прорезей 7 равно двум, они расположены, предпочтительно, диаметрально противоположно друг другу.
На цилиндрической поверхности втулки 1 может быть образовано сквозное отверстие 8, сопряженное с прорезью 7, при этом ось отверстия 8 либо перпендикулярна оси втулки 1, либо лежит под небольшим углом к оси втулки 1. Количество отверстий 8 (в случае, когда количество прорезей 7 более одной) либо меньше, либо равно количеству прорезей 7, причем соответствующее отверстие 8 сопряжено с соответствующей прорезью 7. Диаметр отверстия 8 больше ширины прорези 7, за счет этого обеспечивается свободное разжимание втулки 1 при взаимодействии (контакте) с крепежным элементом 3 без возникновения напряжений материала.
Вторая втулка 2 (фиг. 5) имеет осевое сквозное отверстие. Втулка 2 на наружной поверхности на одном своем конце (торце) имеет по меньшей мере один радиальный выступ 9, направленный в сторону от оси втулки 1. Выступ 9 может быть выполнен кольцевым с цилиндрической внешней поверхность, либо кольцевым с выемками на внешней стороне (не показаны), образованными вдоль периметра (дугообразные выемки, или прямоугольные, или треугольные, образующие форму звезды выступа 4, или другой формы). Выступ 9 может иметь также иную форму и может быть выполнен, например, в виде отгиба (не показан), направленного в сторону от оси втулки 2, при этом количество таких отгибов может быть два, три или более, которые равномерно (или неравномерно) расположены по периметру втулки 1. Выступ 9 предназначен для контакта с поверхностью другого элемента изделия (второго элемента), соединяемого с первым элементом изделия с целью прижатия второго элемента к первому элементу.
Втулка 2 имеет на внутренней своей цилиндрической поверхности внутреннюю резьбу 10, которая может быть образована либо на части внутренней цилиндрической поверхности, либо может быть образована на всей внутренней цилиндрической поверхности от одного своего конца до другого. В случае выполнения внутренней резьбы 10 на части внутренней цилиндрической поверхности втулки 2, она может иметь начало либо на конце с выступом 9, либо на противоположном конце (без выступа 9), либо может быть образована в серединной части втулки 2 между ее концами. Внутренняя резьба 10 втулки 2 предназначена для соединения с внешней резьбой 5 втулки 1. Втулка 2 на внешней своей поверхности может иметь внешнюю резьбу (не показана), которая может быть образована либо на части внешней цилиндрической поверхности и начало которой лежит на конце со стороны выступа 9, либо может быть образована на всей внешней цилиндрической поверхности от одного своего свободного конца до выступа 9. Внешняя резьба втулки 2 предназначена для соединения со вторым элементом изделия (соединяемых элементов). Кроме того, внешняя цилиндрическая поверхность второй втулки 2 может быть выполнена ступенчатой (не показано), т.е. внешний диаметр второй втулки 2 выполнен ступенчатым таким образом, что ступень с большим диаметром расположена со стороны выступа 9. В данном случае внешняя резьба второй втулки 2 может быть образована на ступени с большим диаметром втулки 2.
Резьбовой крепежный элемент 3 (фиг. 6) представляет собой винт, либо шпильку, либо стержень с резьбой, при этом при любом выполнении крепежного элемента 3 он имеет стержневую часть с резьбой 11 и кольцевой выступ 12, образованный на наружной поверхности. Резьба 11 предназначена для соединения с внутренней резьбой 6 втулки 1. Выступ 12 выполнен расширяющимся вдоль оси крепежного элемента в сторону от резьбы 11, т.е. кольцевой выступ имеет диаметр, увеличивающийся в направлении от резьбы 11. Выступ 12 может представлять собой либо коническую форму, либо полусферическую форму. Выступ 12 предназначен для взаимодействия со втулкой 1 (со свободным концом втулки 1) и выполняет роль клина, т.е. при осевом перемещении крепежного элемента 3 внутри втулки 1 за счет резьбового соединения (резьбы 11 с резьбой 6) выступ 12 упирается в свободный конец втулки 1 и разжимает (расклинивает своей конической или полусферической поверхностью) втулку 1 за счет прорези (прорезей) 7.Таким образом выступ 12 крепежного элемента разжимает втулку 1 и она фиксируется внутри втулки 2.
В сборе предложенная крепежная ось представляет собой следующее.
Крепежная ось содержит две втулки 1 и 2, при этом втулка 1 установлена внутри втулки 2 с помощью резьбового соединения (резьбы 5, 10). В данном случае выступы 4 и 9 находятся на расстоянии друг от друга. Крепежный элемент 3 с помощью резьбового соединения (резьбы 6, 11) установлен внутри втулки 1 и его выступ 12 контактирует со свободным концом втулки 1 (разжимая втулку 1) и расположен со стороны выступа 9.
При этом выступ 12 при вворачивании резьбы 11 крепежного элемента 3 в резьбу 6 втулки 1 сильнее упирается в торец втулки 1, расклинивая (расширяя) втулку 1 и фиксируя резьбовое соединение первой 1 и второй 2 втулки.
Длина второй втулки 2 может быть либо меньше длины первой втулки 1 (фиг. 1), либо равна ей (фиг. 2), либо больше (фиг. 3). При этом, если длина втулки 2 больше длины втулки 1, то крепежный элемент может представлять собой стержень, на части поверхности которого образована резьба 11, за ней расположен кольцевой выступ 12, за выступом 12 расположена часть стержня без резьбы 11, а за ней часть, предназначенная для взаимодействия с инструментом, предназначенным для завинчивания крепежного элемента 3.
Втулки 1 и 2 со стороны выступов 4 и 9 соответственно могут иметь специальные участки (выступы-углубления, не показаны), которые предназначены для взаимодействия с инструментом для завинчивания втулок 1 и 2 (друг с другом).
Рассмотрим пример применения предложенной крепежной оси на примере соединения лезвия 13 ножа с рукояткой. Однако следует понимать, что предложенная крепежная ось может применяться в любых изделиях, где необходимо обеспечить исключение люфтов между подвижными друг относительно друга элементами и обеспечить надежное их соединение без опасности случайного рассоединения.
Рукоятка ножа может иметь две части 14, 15 с пазом для размещения лезвия 13. Между частями 14 и 15 рукоятки размещено лезвие. При этом две части 14, 15 рукоятки и лезвие 13 имеют отверстие для установки в них второй втулки 2. Диаметр таких отверстий равен внешнему диаметру втулки 2, либо немного более внешнего диаметра втулки 2. Таким образом, втулка 2 устанавливается в отверстиях последовательно расположенных первой части 14 рукоятки ножа, лезвия 13 и второй части 15 рукоятки ножа. В данном случае длина втулки 2 должна быть меньше суммы толщин частей 14, 15 рукоятки и лезвия 13 (и суммы толщин шайб скольжения, при наличии, на фигурах не показаны, т.е. длина втулки 2 меньше ближайшего расстояния между внешними поверхностями частей 14 и 15 в месте соединения с лезвием 13). При этом выступ 9 контактирует с наружной поверхностью первой части 14 рукоятки ножа. Со стороны второй части 15 рукоятки ножа устанавливают первую втулку 1 внутри втулки 2, т.е. с применением инструмента для завинчивания втулку 1 ввинчивают во втулку 2. В данном случае выступ 4 контактирует с наружной поверхностью второй части 15 рукоятки ножа. При этом при ввинчивании втулки 1 во втулку 2 за счет выступов 4 и 9 прижимают две части рукоятки друг к другу, обеспечивая то усилие прижатия, при котором исключаются все люфты между частями 14, 15 рукоятки и лезвием 13 и обеспечивается свободно движение лезвие 13 относительно рукоятки без заклинивания. Благодаря этому обеспечивается возможность регулировки усилия прижатия. Когда отрегулировали усилие прижатия частей 14, 15 рукоятки с лезвием 13, во втулку 1 ввинчивают крепежный элемент 3 до тех пор, когда выступ 12 начнет контактировать с концом втулки 1, противоположном выступу 4. При этом крепежный элемент 3 ввинчивают во втулку 1 так, чтобы выступ 12 за счет своей расширяющейся (конической или полусферической) поверхности начал расклинивать (разжимать) втулку 1 до тех пор, когда будет обеспечена надежная фиксация втулки 1 относительно втулки 2 (резьбы 5, 10) за счет того, что внешняя поверхность втулки 1 упирается во внутреннюю поверхность втулки 2. Таким образом, за счет такого соединения лезвия 13 с рукояткой ножа исключаются люфты между рукояткой и лезвием 13, т.к. обеспечивается возможность регулировки усилия прижатия. Обеспечивается надежная фиксация соединения благодаря исключению самопроизвольного раскручивания элементов крепежной оси за счет расклинивания втулки 1 внутри втулки 2.
При использовании предложенной крепежной оси для соединения рукоятки ножа с лезвием 13 в одной части 14 или 15 рукоятки, или в обеих частях 14 и 15 рукоятки отверстие, в котором установлена втулка 2 может быть выполнено ступенчатым (не показано). При этом диаметр большей ступени отверстия части 14 рукоятки выполнен равным или большим внешнего диаметра выступа 9, а диметр большей ступени отверстия части 15 рукоятки выполнен равным или большим внешнего диаметра выступа 4. За счет этого выступы 4 и 9 прячутся (утапливаются) в отверстии соответственно части 14 и 15 рукоятки и торец соответствующей втулки 1, 2 расположен заподлицо с внешней поверхностью рукоятки, что обеспечивает удобство пользования за счет отсутствия выступающих частей.
При этом при использовании предложенной крепежной оси в других изделиях (например, ножницы, роторная косилка и т.п.) в соответствующих частях таких изделия отверстия, в которых устанавливается втулка 2, могут быть выполнены ступенчатыми для размещения в больших ступенях отверстий выступов 4 и 9 соответственно.
Благодаря предложенному изобретению обеспечивается надежное соединение подвижных друг относительно друга элементов любых изделий, обеспечивается надежная фиксация элементов предложенной крепежной оси без самопроизвольного раскручивания. Обеспечивается также исключение всех возможных люфтов между соединяемыми подвижными друг относительно друга элементами изделий за счет возможности регулирования усилия прижатия и фиксации такого усилия. Регулировка усилия прижатия позволяет обеспечить такое круговое (вращательное) движение соединяемых и подвижных друг относительно друга элементов, которое необходимо в каждом конкретном случае для конкретных изделий.
Использование предложенной крепежной оси может быть в любой области, где необходимо обеспечить соединение подвижных друг относительно друга элементов (деталей) без люфтов между ними и без опасности случайного рассоединения деталей друг от друга за счет самопроизвольного раскручивания элементов крепежной оси.