Угловой кронштейн для создания рамных конструкций

Полезная модель относится к устройствам для соединения деталей различных конструкций между собой и может быть использована, например, в мебельной промышленности, на приусадебном участке для сборки дровницы и т.д.
Известны различные технические решения в данной области.
Например, известен патент РФ №162995, дата приоритета 16.02.2016 г. «Крепежное устройство». Известное крепежное устройство содержит крепежный уголок, состоящий из двух полок равной длины, перпендикулярно соединенных между собой, в каждой из которых выполнено по меньшей мере одно отверстие для закрепления на соединяемых деталях, а по линии пересечения плоскостей полок с внутренней стороны выполнены ребра жесткости для фиксации прямого угла, и декоративную крышку, представляющую собой пластиковую пустотелую деталь по форме аналогичную крепежному уголку, при этом углы в местах соединения боковых и торцевых ребер каждой из полок крепежного уголка выполненными сглаженными, торцевое ребро каждой из полок крепежного уголка имеет загиб внутрь уголка, а угол между поверхностью и торцевой стороной в каждой полке декоративной крышки менее 90°.
Известен крепежный элемент по патенту РФ №155098 (дата приоритета 14.11.2014 г.), который включает участок для установки профильных деталей прямоугольного сечения и участок для крепления к опорной конструкции, при этом участок для установки профильных деталей прямоугольного сечения выполнен в форме отрезка профильной трубы прямоугольного сечения, а участок для крепления к опорной конструкции выполнен в форме полой трубчатой детали прямоугольного сечения, отрезок профильной трубы прямоугольного сечения соединен с полой трубчатой деталью прямоугольного сечения неразъемным соединением с образованием единого элемента ступенчатой формы, при этом полая трубчатая деталь прямоугольного сечения выполнена с возможностью соединения с ней дополнительных крепежных деталей для крепления к опорной конструкции.
Известен также крепежный элемент лаги по патенту №153751, дата приоритета 22.12.2014 г. Крепежный элемент лаги, содержащий первую полочку, вторую полочку, крепежные отверстия, первая полочка и вторая полочка соединены с образованием Г-образного поперечного сечения, между первой полочкой и второй полочкой образован первый перегиб, при этом поверхностями первой полочки и второй полочки, обращенными друг к другу, образована первая внутренняя поверхность, перпендикулярно первому перегибу расположено ребро жесткости, ребро жесткости пересекает первый перегиб и выполнено в виде вдавления со стороны первого перегиба, противоположной первой внутренней поверхности, и выступа от первого перегиба со стороны первой внутренней поверхности, отличающийся тем, что в него введены первая боковая пластина и вторая боковая пластина, первая боковая пластина и вторая боковая пластина присоединены к противоположным краям первой полочки смежным с первым перегибом, при этом первой боковой пластиной, первой полочкой и второй боковой пластиной образовано П-образное поперечное сечение, а первая боковая пластина и вторая боковая пластина обращены в противоположную сторону от второй полочки по отношению к первой.
Известно также техническое решение по патенту РФ №10746 «Крепежный элемент», дата приоритета 30.12.1998 г. Известный крепежный элемент для увеличения жесткости деревянных рамных конструкций содержит опорные плоскости и ребро жесткости между ними, отличающийся тем, что он выполнен из прямоугольного металлического листа, причем ребро жесткости образуется путем сложения листа вдвое, а опорные плоскости - отгибанием углов заготовки.
Недостатками всех известных решений является то, что они предназначена для скрепления только двух деталей и позволяют создавать только двухмерные конструкции.
Известен угловой кронштейн по патенту US 4685576, который совпадает с предлагаемым техническим решением по большинству существенных признаков и поэтому принят автором за прототип.
В известном техническом решении множество угловых кронштейнов используется в сочетании с соединительными элементами (направляющими) в форме пиломатериалов 2×4 дюйма. Угловой кронштейн включает в себя трехсторонний полый элемент рамы, в котором две стороны являются расположены так, что они обращены друг к другу практически параллельно, при этом третья сторона расположена между ними и под прямым углом к ним, образуя закрытый канал. Каждая из двух первых сторон включает в себя обычно прямоугольное отверстие, размер которого соответствует размерам для приема пиломатериалов 2×4 дюйма. Третья сторона имеет верхний край, общий с верхним краем первой и второй сторон, тогда как нижний противоположный край третьей стороны приподнят над нижним краем первых двух сторон. Эта конфигурация создает третье отверстие, которое также имеет размеры и приспособлено для приема пиломатериалов 2×4 дюйма. Конечная длина пиломатериала 2×4 дюйма принимается каналом, который образован тремя сторонами, так что три длины пиломатериала, которые принимаются каждой угловой скобкой, определяют три разные оси или степени свободы.
Известное техническое решение позволяет создавать трехмерные рамные конструкции.
Недостатками прототипа являются:
- невозможность применения на российском рынке, поскольку рассчитан на использование с брусом 2×4 дюйма, который в России не производится;
- при использовании направляющих предлагаемого размера нагрузка на них распределяется неравномерно, поскольку по одной оси направляющая расположена узкой стороной, а по другой широкой;
- неудобство монтажа, поскольку требуются крепежные элементы разной длины,
- вкручивание крепежных элементов в отверстия, расположенные по одной линии, приводит к растрескиванию деревянных направляющих.
Технической проблемой, существующей в настоящее время является отсутствие надежных и удобных при монтаже угловых кронштейнов, которые можно было бы использовать с применением пиломатериалов, выпускаемых в России.
Технический результат, достигаемый данной полезной моделью, заключается в повышении надежности и упрощении сборки трехмерной конструкции с применением пиломатериалов, выпускаемых в России.
Технический результат достигается за счет того, что в угловом кронштейне для сборки рамных конструкций выполненном из прямоугольного металлического листа с отверстиями для крепежа, причем лист сложен в виде П-образной фигуры, имеющей две полки и основание между ними, в основании выполнен вырез для размещения первой сопрягаемой направляющей рамной конструкции, на полках симметрично друг другу выполнены отверстия для размещения второй направляющей рамной конструкции, тогда как третья направляющая вставлена с отверстие, образованное основанием крепежного элемента и боковой стороной первой направляющей, отверстия и вырез имеют в сечении квадратную форму с размерами сторон от 25 мм до 150 мм. Отверстия для крепежа выполнены на основании и на полках, расположение отверстий для крепежа выбирается таким образом, чтобы вкрученные в них крепежные элементы не могли бы пересекаться, но обеспечивали при этом жесткость конструкции, размер отверстий для вторых направляющих выбирается на 1 мм больше размера вставляемых в него направляющих, тогда как расположение отверстий выбирают таким образом, чтобы при сборке вторая направляющая плотно прилегала к первой направляющей, а третья направляющая вставлялась с натягом в образованное отверстие между основание и второй направляющей.
Дополнительными отличиям являются:
- отверстия, в которые вставляется вторая направляющая имеют размеры 51×51 мм,
- высота выреза, в который вставляется первая направляющая, равно 50 мм,
- на каждой полке выполнено по 4 отверстия для крепежа, которые расположены на разной высоте и на разном расстоянии от линий сгиба,
- на основании выполнено 2 отверстия для крепежа, которые расположены на разной высоте и на разнос расстоянии от линий сгиба.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид углового кронштейна,
Фиг. 2 - развертка углового кронштейна,
Фиг. 3 - вариант применения
Фиг. 4, Фиг. 5 - вариант конкретного выполнения углового кронштейна для направляющих 50×50 мм (чертеж и развертка),
где:
1 - правая полка
2 - левая полка
3 - отверстие на правой полке
4 - отверстие на левой полке
5 - вырез основания
6 - основание
7 - отверстия под крепеж
8 - первая направляющая рамной конструкции
9 - вторая направляющая рамной конструкции
10 - третья направляющая рамной конструкции
Lo, ho - ширина и высота отвестия
Lв, hв - ширина и высота выреза
Lн, hн - ширина и высота направляющих
Угловой кронштейн выполнен из листового металла методом штамповки и гибки. Состоит из прямоугольного листа, согнутого по линиям сгиба с образованием П-образной фигуры, состоящей из основания 6 с вырезом 7 и двух полок 1 и 2 с симметрично расположенными отверстиями 3 и 4. На полках и основании имеются отверстия 7 под крепеж.
При проектировании устройства применен принцип несимметричности и непересекаемости осей вкручивания шурупов в одном соединительном узле. Геометрия расположения крепежных отверстий 7 рассчитана так, чтобы при вкручивании шурупы не могли бы пересекаться, создавая при этом жесткость конструкции и предотвращая растрескивание направляющих 8, 9, 10 (для деревянных конструкций) при эксплуатации.
Комплект, как правило, состоит из 4-х одинаковых угловых кронштейнов, которые устанавливаются по углам рамной конструкции. Угловой кронштейн является несущим соединительным элементом всей конструкции. С помощью предлагаемых угловых кронштейнов могут быть составлены различные рамные конструкции, в которых может применяться различное количество кронштейнов.
Размеры углового кронштейна могут изменяться в зависимости от поперечного сечения применяемых направляющих, в диапазоне от 25 мм до 150 мм (рис 3). Оптимальным размером (Lн, hн) направляющих является 50×50 мм. Это наиболее распространенный размер брусков, выпускаемых в РФ. При этом размер отверстий для вторых направляющих выбирается на 1 мм больше размера вставляемых в него направляющих, тогда как расположение отверстий выбирают таким образом, чтобы при сборке вторая направляющая плотно прилегала к первой направляющей, а третья направляющая вставлялась с натягом в образованное отверстие между основанием и второй направляющей.
Для наиболее оптимального варианта:
- отверстия, в которые вставляется вторая направляющая имеют размеры (Lo, ho) 51×51 мм,
- высота и ширина выреза (Lв, hв), в который вставляется первая направляющая, равны 50 мм×50 мм,
- на каждой полке выполнено 4 отверстия для крепежа, на разной высоте и на разном расстоянии от линий сгиба,
- на основании выполнено 2 отверстия для крепежа, выполненные на разной высоте и на разном расстоянии от линий сгиба.
Функциональность устройства позволяет применять его в любых областях, для соединения направляющих из различных материалов (дерево, металл, пластик). В примере на фиг.3 представлен вариант сборки дровницы (система хранения дров).
Угловой кронштейн обеспечивает надежное соединение (узел) трех элементов направляющих (брус в данном примере), в трех плоскостях (ширина, высота, длина).
Для сборки конструкции дополнительно применяются направляющие и шурупы или саморезы.
В зависимости от несущей способности изделия, крепежные устройства подразделяются на типоразмеры. Каждый типоразмер обуславливается размером применяемой направляющей, т.е. размером ее поперечного сечения Конструкция крепежного устройства позволяет собрать готовое изделие любых размеров, ограничения составляет длина применяемых направляющих. Для сборки конструкции следует применять направляющие одного типоразмера.
Таким образом предлагаемая конструкция крепежного устройства обеспечивает возможность создавать трехмерные рамные конструкции с применением пиломатериала, выпускаемого в РФ, за счет чего сокращается время сборки всей конструкции при сохранении надежности и прочности узлов соединения.