СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ
CONNECTOR ASSEMBLY

Изобретение относится к соединительным узлам, предназначенным, например, для соединения стержней, труб, а также для инструментов с использованием разнообразных сменных насадок, установка которых требует однозначного ориентирования.
Известно устройство для закрепления ручки на инструменте с центральным стержнем, конец которого имеет форму в виде перевернутого усеченного конуса с фиксирующими элементами, расположенными вокруг центрального стержня [1]. Однако данное устройство не может обеспечить однозначное ориентирование инструмента по отношению к ручке.
Известно соединение, взятое в качестве прототипа, описанное в методике сборки клюшек для игры в гольф, которое должно обеспечивать многократную и точную сборку клюшки для игры в гольф, а также быструю ее разборку [2]. Соединение включает втулку, ручку в виде стержня, накидную гайку, опертую на упор, которым является надетое и опрессованное на стержне кольцо. Первым соединяемым элементом является ручка, а вторым соединяемым элементом - бита, в которую вклеена втулка. На торце ручки имеется симметричный клиновой паз, под который на дне втулки выполнен клиновой выступ.
Данная конструкция требует при ее реализации использования сложных технологических процессов для изготовления втулки, допускает неправильную сборку за счет возможности неоднозначного ориентирования соединяемых элементов, а также велика вероятность возникновения люфта в связи с имеющимся зазором между стержнем и втулкой вдоль направления симметричного клинового паза.
Задачей предлагаемого соединительного узла является повышение технологичности изготовления деталей соединительного узла, а также исключение возможности его неправильной сборки за счет обеспечения однозначного ориентирования соединяемых элементов. Технический результат достигается тем, что в соединительном узле, содержащем втулку, в которую установлен первый соединяемый элемент в виде стержня с накидной гайкой, опертой на упор, выполненный на стержне, и взаимодействующей через резьбовое соединение со втулкой, связанной в свою очередь со вторым соединяемым элементом, в отличие от прототипа на торце стержня выполнен скос, контактирующий со штифтом, установленным в поперечные соосные отверстия во втулке, ось которых пересекает канал втулки, что позволяет упразднить выполненные в прототипе клиновой выступ на дне втулки и клиновой паз на торце стержня (ручки). При этом на штифте, установленном по скользящей посадке, предлагается выполнить лыску, поверхность которой взаимодействует с поверхностью скоса стержня, причем выходящий на поверхность втулки торец штифта выполнен по форме, идентичной форме внешней поверхности втулки.
Повышение технологичности изготовления деталей достигается за счет создания более простой конструкции соединительного узла, в котором применяются детали, получаемые на универсальных станках с использованием универсального инструмента. Однозначное ориентирование соединяемых элементов и исключение какого-либо люфта в собранном соединительном узле обеспечивается наличием скоса на стержне и штифтом, вставленным в поперечные соосные отверстия во втулке, что позволяет при навинчивании накидной гайки выбрать все зазоры в продольном направлении стержня, а поперечные зазоры сместить в одну сторону.
Суть изобретения поясняется фиг.1 и 2, на которых приведены:
на фиг.1 - главный вид;
на фиг.2 - сечение А-А по плоскости контакта штифта и стержня.
Соединительный узел содержит втулку 1, в которую установлен первый соединяемый элемент в виде стержня 2, накидную гайку 3, опертую на упор в виде кольцевого выступа 4, выполненный на стержне. Накидная гайка 3 взаимодействует через резьбовое соединение с втулкой 1, связанной в свою очередь со вторым соединяемым элементом 5. На торце стержня 2 выполнен скос под углом α. При этом угол α должен быть острым. Во втулке выполнены поперечные соосные отверстия, ось которых пересекает канал втулки 1 и в которые установлен штифт 6, при этом выходящий на поверхность втулки торец штифта выполнен по форме, идентичной форме внешней поверхности втулки, и в собранном состоянии совпадает с ней. На цилиндрической поверхности штифта может быть выполнена лыска, поверхность которой взаимодействует с поверхностью скоса стержня. Для ограничения вращения штифта 6, исключения случайного выпадения и попадания внутрь клеящего состава, на внешнюю цилиндрическую поверхность втулки 1 в районе поперечных соосных отверстий устанавливается элемент, заглушающий отверстие, например резиновое кольцо 7, толщина и ширина которого выбираются исходя из конструктивных особенностей соединяемого элемента 5. Для обеспечения максимального момента сопротивления кручению стержня и минимизации контактных напряжений в конструкции соединительного узла, необходимо конструктивно располагать центр симметрии проекции лыски штифта на скос стержня максимально близко к осевой линии 8 стержня, что приводит к некоторому смещению поперечных соосных отверстий под штифт 6 от осевой линии втулки, это в свою очередь позволяет исключить возможность неправильной сборки.
Диаметр втулки, количество рабочих витков резьбы на ней, диаметр штифта, диаметр стержня и угол скоса α на нем выбираются из условия требуемых прочностных характеристик соединительного узла. Для исключения возможности работы штифта 6 на срез и изгиб необходимо при конструировании обеспечить прохождение поперечных соосных отверстий под штифт 6 по касательной к конусу, получаемому от режущей части сверла вследствие высверливания продольного глухого отверстия канала втулки под установку стержня 2, или максимально близко к нему, т.к. получаемая при этом сложная поверхность представляет собой сплошное или с разрывом ложе (зависит от точности взаимного расположения конуса и поперечных соосных отверстий), что не позволяет рассматривать при расчетах штифт как двухопорную балку.
Соединительный узел собирается следующим образом. В поперечные соосные отверстия втулки устанавливается штифт 6 цилиндрической формы с лыской, предварительно развернутый поверхностью лыски к поверхности скоса стержня 2. При этом штифт 6 устанавливается по скользящей посадке, что обеспечивает возможность его свободного продольного перемещения и поворота вокруг собственной оси. В процессе сборки производится доворот (самоустановка) штифта до контакта поверхности лыски с поверхностью скоса стержня. Поверхность(и) торца(ов) штифта является продолжением образующей втулки и закрывается(ются) резиновым кольцом 7, которое за счет упругих сил ограничивает вращение штифта вокруг своей оси при отсутствии стержня 2 и при возникновении каких-либо динамических воздействий. Стержень 2 вставляется в канал втулки до касания скоса под углом α на стержне со штифтом 6, установленным в поперечные соосные отверстия. При этом штифт 6 доворачивается (самоустанавливается) до контакта поверхности скоса стержня и поверхности лыски на штифте. Накидная гайка 3 одевается на стержень с противоположной стороны и навинчивается на внешнюю резьбу втулки до упора гайки в кольцевой выступ 4, расположенный на стержне и обеспечивающий устранение какого-либо люфта в поперечном направлении соединительного узла.
Таким образом, поставленная задача решена: детали соединительного узла технологичны в изготовлении, а также обеспечивается однозначное ориентирование соединяемых элементов и исключение какого-либо люфта в собранном соединительном узле.
Литература:
1. Patent U.S. №0016966 А1, МПК: Е05В 1/00, Aug. 30, 2001.
2. Patent U.S. №7226364 B2, МПК: A63B 53/02, Jun. 5, 2007 - прототип.