УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ В УСТРОЙСТВАХ, ОБРАЗУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЕ
IMPROVEMENTS IN DEVICES FORMING CONNECTION

Настоящее изобретение относится к крепежным элементам для устройств, образующих соединение, таких, которые могут применяться в мебельной промышленности.
Согласно настоящему изобретению предлагается крепежный элемент для использования со стягивающим элементом в устройстве для образования соединения между двумя панелями, при этом крепежный элемент является удлиненным и имеет головку на одном конце для зацепления со стягивающим элементом при использовании, расширитель на другом конце, и шкант, продолжающийся между ними, при этом крепежный элемент дополнительно содержит гильзу, имеющую расширяющуюся секцию на одном конце, продолжающуюся над расширителем, при этом расширитель находится в функциональном зацеплении с гильзой при осевом смещении крепежного элемента относительно гильзы, при этом гильза имеет по меньшей мере одну обращенный наружу режущий край на расширяющейся секции, при этом расширяющаяся секция выполнена с возможностью установки в отверстие лицевой поверхности в первой из панелей, а режущий край имеет достаточную прочность для врезания в материал панели при использовании устройства.
Далее в качестве примера следует описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи, где:
Фиг.1 – представляет собой вид в разборе первой формы крепежного элемента по настоящему изобретению.
Фиг.2- представляет собой сечение соединения панелей, иллюстрирующее устройство с крепежным элементом по фиг.1 в не зажатом состоянии.
Фиг.3 – иллюстрирует соединение панелей по фиг.2 в зажатом состоянии.
Фиг.4 - представляет собой фрагмент фиг.3 в увеличенном масштабе.
Фиг.5 - представляет собой вид в разборе второй формы крепежного элемента по настоящему изобретению.
Фиг.6 - представляет собой сечение соединения панелей, иллюстрирующее устройство с крепежным элементом по фиг.5 в не зажатом состоянии.
Фиг.7 – иллюстрирует соединение панелей по фиг.5 в частично зажатом состоянии.
Фиг.8 - иллюстрирует соединение панелей по фиг. 5 в полностью зажатом состоянии, и
Фиг.9 - иллюстрирует модифицированную форму шканта для крепежного элемента по фиг.1 и 5.
Известны устройства для соединения панелей, например, такие, которые применяются для сборки мебельных панелей на предприятиях или дома, в мебели, известной как "сборно-разборная мебель" или "готовая к сборке мебель", и которые как правило содержат стягивающий элемент в форме поворотного кулачка, и крепежный элемент в форме удлиненного шканта с гильзой. В таких устройствах крепежный элемент одним концом утапливается в отверстие лицевой поверхности одной панели, кулачок устанавливается в отверстии в другой панели и находится в функциональном зацеплении с головкой шканта на его другом конце. Обычно шканты выполнены в форме металлических пальцев с расширяющейся гильзой, как правило из материала пластика, которая может быть установлена в отверстии лицевой поверхности посредством осевого смещения шканта относительно гильзы при повороте кулачка.
На фиг.1 показана форма крепежного элемента, у которого гильза выполнена из металла. В предпочтительной форме гильза 10 выполнена из листового металла, предпочтительно, стали, посредством вырубания и штампования или прессования. Для облегчения сборки гильза 10 в данном случае изготовлена из двух отдельных деталей 10а и 10b, которые можно установить вокруг шканта 12. В данном случае обе эти части 10а, 10b имеют форму полуцилиндрического кожуха. Соединители, в данном случае защелкивающиеся язычки 24, обеспечивают крепление двух деталей 10а, 10b друг к другу, когда они установлены на место вокруг шканта 12 так, чтобы гильза 10 и шкант образовали составляющий одно целое подузел.
Гильза, разумеется, может быть образована в других конфигурациях, например, иметь конструкцию, состоящую из одной детали, которая обернута вокруг шканта, или иметь более чем две отдельные детали. Ее также может быть выполнена из другого металла, например, цинка, или не металла, например, углерода, или может быть выполнена из гибридной композиции из двух или более разных материалов. Кроме того, для образования гильзы, можно использовать другие процессы, например, литье под давлением.
Шкант 12 имеет, по существу, известную форму с головкой 13 на одном конце для зацепления с вращающимся кулачковым устройством 14, расширителем 15 на другом конце и стержнем 11, продолжающимся между ними. В данном случае шкант 12 обычно выполнен из катаной стали. Расширитель 15 имеет известную форму с расширяющимся колоколообразным концом. Коническая форма расширителя 15 эффективно образует поверхность воздействия для расширения гильзы наружу.
Шкант 12 дополнительно имеет фланец 30 на стержне 11. Фланец 30 предназначен для зацепления с гильзой 10, в данном случае на соединении ее расширяющейся секции 16. Его целю является гарантия того, что гильза 10 полностью будет введена в отверстие 17 лицевой поверхности, когда подузел первоначально зацепляется с панелью 18.
Шкант 12, разумеется, можно выполнить из других материалов и другими способами, например, литьем под давлением из цинка или изготовлением из не металлического материала, например, углерода, или комбинациями разных материалов и технологических процессов.
Гильза 10 имеет две главные секции. На одном конце находится ее расширяющаяся секция 16: она является частью, которая вставляется в отверстие 17 лицевой поверхности первой панели 18. Расширяющаяся секция 16 в данном случае образована с множеством продолжающихся в осевом направлении щелей 25 так, чтобы она была, по существу, разделена на множество отдельных пальцев 26. Пальцы 26 предназначены для облегчения процесса расширения. В данном случае гильза 10 имеет четыре пальца 26, но их количество может быть больше или меньше.
Щели 25 продолжаются, по существу, по всей расширяющейся секции 16, заканчиваясь приблизительно на соединении с другой главной секцией 20 гильзы или сразу за ним. Это значит, что длина пальцев 26 приблизительно равна глубине отверстия 17 лицевой поверхности панели 18. На практике это значит, что в процессе расширения пальцы 26 стремятся изогнуться шарнирным движением, как будет более подробно описано ниже.
На свободных концах каждого из пальцев 26 имеется обращенный наружу режущий край 19. Режущие края 19 продолжаются вокруг шканта 12 дугообразным профилем. Они предназначены для врезания в материал панели 18 в процессе расширения. Обычно они не должны быть специально заточены для этой цели: край, полученный простым обрезанием пальцев 26 в процессе вырубания, обычно бывает достаточным.
Пальцы 26 отогнуты так, что их свободные концы имеют немного раскрытый наружу раструб. Это способствует ориентированию режущих краев 19 так, чтобы они эффективно врезались в материал в процессе расширения. Кроме того, это способствует скользящему зацеплению пальцев 26 на расширителе 15 в процессе расширения. Пальцы 26, в противном случае, придали бы расширяющейся секции 16, по существу, прямой цилиндрический внешний профиль.
Расширяющаяся секция 16 предназначена для легкой установки в отверстие 17 лицевой поверхности вручную, при этом создавая относительно плотное прилегание к внутренней поверхности этого отверстия.
Другая секция 20 гильзы 10 предназначена для установки в торцевое отверстие 21 второй панели 22. Эта секция 20 также имеет, по существу, прямой цилиндрический внешний профиль и предназначена для легкой установки в отверстие 21 вручную, создавая при этом относительно плотное прилегание к внутренней поверхности этого отверстия.
Торцевое отверстие 21 сообщается с отверстием 23 лицевой поверхности второй панели 22 так, что отверстие лицевой поверхности является местом для поворотного кулачкового устройства 14 для зацепления с головкой 13 шканта 12. Свободный конец этой секции 20 гильзы 10 заканчивается секцией 27 с уменьшенным диаметром. При использовании эта секция 27 упирается во внешнюю цилиндрическую поверхность кулачкового элемента 14.
Известным способом, когда кулачковое устройство 14 вращают вокруг его оси, его кулачки 28 входят в зацепление с головкой 13 шканта 12 и смещают шкант в осевом направлении от первой панели 18. Поскольку гильза 10 упирается во внешнюю поверхность кулачкового устройства 14, она не движется. В результате возникает относительное перемещение между шкантом 12 и гильзой 10.
На фиг.3 и 4 показаны последствия такого относительного перемещения между шкантом 12 и гильзой 10. Как показано на чертежах, осевое смещение расширителя 15 заставляет пальцы 26 гильзы 10 отогнуться наружу своими свободными концами под действием расширителя 15 на раскрытые концы пальцев. При этом режущие края 19 пальцев 26 расходятся наружу и, следовательно, врезаются в материал панели 18. На фиг.4 видно, как отгибание пальцев 26 напоминает шарнирное движение из положения, находящегося приблизительно на одном уровне с поверхностью панели 18.
Предполагается, что режущие края 19 должны проникнуть в материал на достаточную глубину, чтобы не допустить возможность вытягивания гильзы 10 из отверстия 17 лицевой поверхности. Это создает точку прочного соединения для гильзы 10. Идеально, эта точка соединения находится в положении как можно ближе ко дну отверстия 17 лицевой поверхности.
Панели, применяемые в сборно-разборной мебели, как правило изготавливают из композитных материалов, таких как древесная стружка и т.п. Они обычно содержат пустоты между частицами, и обладают низкой собственной прочностью. Целью этой конкретной конструкции шканта является обеспечение того, чтобы точка зацепления с отверстием лицевой поверхности находилась на глубине. Это, кроме того, должно обеспечить зацепление шканта с материалом посредством посадки с натягом. Таким образом, эффективное сопротивление вытягиванию доводится до максимума. Может оказаться предпочтительным разместить режущие края гильзы в другом осевом положении так, чтобы они врезались в материал на разных глубинах.
Сопротивление вытягиванию является мерой вытягивающей силы, которая нужна для вытягивания шканта из панели и, следовательно, является показателем прочности соединения. Обычные шканты с расширяющимися гильзами имеют ребра или острия, расположенные по длине их гильз и эффективно создающие последовательность локальных точек посадки с натягом с материалом вдоль канала отверстия лицевой поверхности. Однако сопротивление вытягиванию таких известных конструкций ограничено, поскольку крошащийся характер материала не позволяет оказать сильное сопротивление ребрам или остриям, просто вытягиваемым из отверстия.
В описанном выше крепежном элементе, поскольку режущие края 19 пальцев 26 предназначены для глубокого врезания в материал и находятся в положении рядом с дном или у дна отверстия 17 лицевой поверхности, между точкой крепления крепежного элемента и лицевой поверхности панели 18 останется значительная глубина материала. На практике это значит, что крепежный элемент нельзя вытянуть из отверстия 17 лицевой поверхности, не причиняя существенных разрушений панели 18. В частности, вытягивание крепежного элемента приведет к отламыванию от панели 18 куска материала значительного размера. Поэтому режущие края работают как распространители трещин так, что обычное разрушение происходит по линиям разлома А-А, показанным на фиг.4. Суммарный эффект заключается том, что такой крепежный элемент оказывает значительно большее сопротивление вытягиванию, чем известный крепежный элемент.
Следует понимать, что для того, чтобы описанный выше крепежный элемент работал эффективно, режущий край, который врезается в панель, должен быть прочнее, чем материал панели и быть способен сохранять свою конфигурацию под нагрузкой. В обычных крепежных элементах это обычно невозможно, поскольку в них применяются мягкие пластиковые гильзы, обычно не обладающие достаточной прочностью и жесткостью. Применение металла, такого как сталь, для изготовления гильзы, обеспечивает достаточную прочность и жесткостью. Однако следует понимать, что в равной степени можно использовать и другие материалы, если они обладают достаточной прочностью и жесткостью.
Форма крепежного элемента, показанного на фиг.5, по существу, подобна показанной на фиг.1. В данном случае, однако, расширяющаяся секция 51 гильзы 50 не плоская, а снабжена дополнительными остриями 52. Гильза 50 также содержит гибкие пальцы 53 с режущими краями 54 на их свободных концах, которые работают в процессе расширения так же, как описано выше. Острия 52 не мешают этой операции. Их назначением является зацепление с каналом отверстия лицевой поверхности панели 18, по существу, через всю его глубину и, тем самым создание дополнительной стабильности для жесткой заделки крепежного элемента в панель.
Как показано на фиг.6, 7 и 8, другое отличие от соединительного устройства, описанного выше, заключается в конструкции кулачкового устройства 60. В данном случае кулачковое устройство 60 содержит сужающуюся канавку 61 на своей внешней периферийной поверхности. Канавка 61 предназначена для создания определенной степени осевого смещения гильзы 50 во время образования соединения. Известным способом начальный поворот кулачкового устройства 60 приводит к началу процесса расширения для закрепления гильзы 50 в отверстии 17 лицевой поверхности панели 18, как показано на фиг.7. Дальнейший поворот кулачкового устройства 60 затем вытягивает и шкант 70, и гильзу 50, тем самым подтягивая вместе с ними панель 18 и, таким образом, создавая плотное соединение.
Как правило ожидается, что сборно-разборная мебель имеет возможность разборки и последующей сборки, поэтому, предпочтительно, кулачки и/или шканты крепежных элементов должны иметь возможность извлекаться из панелей. Чтобы шканты можно было вытянуть из отверстия лицевой поверхности, пальцы их гильз должны в достаточной степени отводиться, чтобы режущие края вышли из зацепления с каналом отверстия лицевой поверхности. На практике, в зависимости от используемого материала, это не произойдет если не принять специальные меры. Соответственно, для облегчения извлечения пальцы предпочтительно срезаны под небольшим углом, а не являться квадратными, и немного расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении, чтобы их режущие края эффективно совмещались по спиральной траектории. Это позволяет шкант и гильзу "вывинтить" из отверстия лицевой поверхности так, чтобы режущие края эффективно прорезали спиральную канавку в канале отверстия лицевой поверхности, напоминающую канавку резьбы.
Альтернативно или дополнительно, имеется возможность создать механизм для отвода пальцев гильзы для облегчения извлечения шканта из отверстия лицевой поверхности, например, придав гильзе соответствующую конфигурацию в точке зацепления с фланцем на стержне шканта.
Предпочтительная модификация шкантов, описанных выше, показана на фиг.9. Эта модификация содержит фланец 80 на стержне 81 шканта 82. Как видно на чертеже фланец 80 расположен в нижней секции шканта 81. Более конкретно, фланец 80 расположен от области расширителя 83 шканта 82 на расстояние меньшее чем глубина отверстия 84 лицевой поверхности, в котором расположен крепежный элемент. Фланец 80 предназначен для зацепления с пальцами 85 гильзы 86 рядом со входом в отверстие 84 лицевой поверхности, когда крепежный элемент находится в установленном положении (как показано на фиг.9). Целью такой конструкции является обеспечение скользящей посадки пальцев 85 гильзы 86 в канале отверстия 84 лицевой поверхности. Это устраняет или по меньшей мере существенно уменьшает возможность бокового биения, т.е., поперечного срезающего движения между двумя панелями 87, 88 (показанного стрелкой А на фиг.9).