ДВОЯКОВЫПУКЛЫЙ УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ И УПРУГИЙ ШАРНИР
CONVEX RESILIENT ELEMENT AND RESILIENT HINGE

Изобретение относится к устройствам, которые могут найти широкое применение в машиностроении, медицине, автомобилестроении и других областях народного хозяйства в качестве элементов, имеющих уникальные характеристики на растяжение и сжатие. Упругий элемент может быть использован как сам по себе, так и в составе набора таких же элементов.
7
Известен амортизатор, содержащий два основания, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены вогнутыми, и установленный между ними резиновый элемент в виде двояковыпуклой линзы (аналог - патент Франции №1239990, МПК F16F 1/00, 1988 г.).
Недостатком является то, что выполнение резинового элемента только в виде линзы сужает его функциональные возможности.
6
Известен амортизатор, содержащий два основания, обращенные друг к другу поверхности которых выполнены вогнутыми, и установленный между ними резиновый элемент в виде двояковыпуклой линзы, причем он снабжен крепежной арматурой, жестко связанной с резиновым элементом по его периферии, а центральные части оснований жестко связаны между собой цилиндрическим элементом (аналог - см. а.с. СССР №848798, МПК F16F 3/08, 1981 г.).
Недостатком указанного решения является сужение его функциональных возможностей за счет того, что резиновый элемент выполнен в виде диска (линзы).
Известно накладное сиденье, включающее балансировочный элемент и опору, в котором балансировочный элемент соединен с упругими дисками (упругий шарнир), которые соединены между собой и с опорой гибким центрирующим элементом крепежа. Причем каждый упругий диск имеет форму двояковыпуклой линзы, так что каждая из сторон диска образована сегментом шара (см. патент РФ на изобретениую модель №125828, МПК А47С 7/02 (2006.01), 2013 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком является то, что выполнение упругого элемента только в виде диска сужает его функциональные возможности, а центрирующий гибкий элемент крепежа не может предотвратить проворачивание дисков относительно друг друга вокруг оси и их возврат в исходное положение.
Решаемая задача - расширение диапазона применения двояковыпуклого упругого элемента как одного, так и в наборе с подобными элементами с возможностью возврата в исходное положение по окончанию воздействия нагрузки.
Поставленная задача достигается тем, что в известном двояковыпуклом упругом элементе, имеющем сквозное отверстие, проходящее через вершины противолежащих выпуклостей, согласно изобретению противолежащие выпуклости выполнены симметрично относительно одной из осей симметрии элемента с образованием гребней, при этом элемент снабжен не менее чем одним дополнительным сквозным отверстием, а выходы отверстий расположены на гребнях противолежащих выпуклостей.
Причем на виде в плане двояковыпуклый упругий элемент может быть выполнен или квадратным, или прямоугольным, или круглым, или овальным, или имеющим сложную симметричную форму.
Гребни выпуклостей, расположенные по одной из осей симметрии упругого элемента, выполнены по всей длине соответствующей поверхности элемента.
Причем двояковыпуклый упругий элемент образован двумя элементами, имеющими выпуклость с одной стороны.
Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в расширении диапазона применения двояковыпуклого упругого элемента, а также в обеспечении различной жесткости элемента, т.к. в зависимости от направления прилагаемой нагрузки его жесткость будет значительно различаться, что, в свою очередь, расширяет диапазон его применения.
Выполнение противолежащих выпуклостей симметрично относительно одной из осей симметрии элемента с образованием гребней позволяет расширить диапазон применения двояковыпуклого упругого элемента за счет получения различной его жесткости в разных направления приложения сил к упругому элементу. Наличие дополнительного сквозного отверстия, не снижая жесткости элемента, позволяет расширить диапазон применения двояковыпуклого упругого элемента.
Расположение выходов отверстий на гребнях противолежащих выпуклостей обеспечивает сохранение свойств упругого элемента и при этом расширяет диапазон применения двояковыпуклого упругого элемента.
Поставленная задача достигается тем, что в упругом шарнире, содержащем опоры, между которыми размещены, по крайней мере, два двояковыпуклых упругих элемента, имеющих сквозное отверстие и соединенных между собой гибким элементом, закрепленным на опорах, согласно изобретения, шарнир снабжен, по крайней мере, одним дополнительным гибким элементом, проходящим через дополнительное сквозное отверстие, выполненное во всех соединяемых упругих элементах, причем в упругих элементах выходы отверстий расположены на гребнях противолежащих выпуклостей, выпуклости упругих элементов выполнены симметрично относительно одной из осей симметрии соответствующего элемента с образованием гребней, а дополнительный гибкий элемент закреплен на опорах.
Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в расширение диапазона применения шарнира, состоящего из двояковыпуклых упругих элементов. Кроме того, технический результат заключается в обеспечении различной жесткости шарнира, т.к. в зависимости от направления прилагаемой нагрузки его жесткость будет значительно различаться, что, в свою очередь, расширяет диапазон его применения и обеспечивает возможность возврата шарнира в исходное положение по окончанию воздействия нагрузки.
Наличие дополнительного гибкого элемента, проходящего через дополнительное сквозное отверстие, выполненное во всех соединяемых упругих элементах и опорах, и закрепленного на опорах, обеспечивает расширение диапазона применения шарнира.
Выполнение в упругих элементах выходов отверстий на гребнях противолежащих выпуклостей, а выпуклостей упругих элементов симметрично относительно одной из осей симметрии соответствующего элемента и шарнира в целом с образованием гребней обеспечивает расширение диапазона применения шарнира.
Не менее чем два сквозных отверстия позволяют скрепить между собой упругие элементы гибкими элементами, например, тросами и обеспечивают возврат упругих элементов в исходное положение после приложения нагрузки.
То, что только одно из сечений (продольное либо поперечное) упругого элемента имеет двояковыпуклую форму, позволяет расширить функциональные возможности элемента, т.к. в зависимости от направления прилагаемой нагрузки его жесткость будет значительно различаться, что, в свою очередь, расширяет диапазон его применения.
Упругий элемент должен быть симметричным, т.к. это позволяет оптимально распределять внутренние напряжения под воздействием нагрузки.
Фиг. 1 - общий вид двояковыпуклого упругого элемента;
Фиг. 2 - вид сверху двояковыпуклого упругого элемента;
Фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2;
Фиг. 4 - упругий элемент с выпуклостью с одной стороны;
Фиг. 5 - двояковыпуклый упругий элемент, составленный из двух частей;
Фиг. 6 - общий вид упругого шарнира;
Фиг. 7 - вид спереди упругого шарнира;
Фиг. 8 - сечение В-В фиг. 7.
Упругий двояковыпуклый элемент 1 имеет две противоположные стороны 2, 3, выполненные выпуклыми. В двояковыпуклом упругом элементе противолежащие выпуклости 2, 3 выполнены симметрично относительно одной из осей (X или Y) симметрии элемента с образованием гребней 4, 5. Гребни 4, 5 выпуклостей расположены на оси симметрии, например, Y, как показано на представленных фигурах. Двояковыпуклый упругий элемент 1 снабжен двумя сквозными отверстиями 6, 7 (см. фиг. 1, 2, 3). Выходы отверстий расположены на гребнях 4, 5 противолежащих выпуклостей.
На виде в плане двояковыпуклый упругий элемент может быть выполнен или квадратным, или прямоугольным, или круглым, или овальным, или имеющим сложную симметричную форму. В приведенном на фиг. 1, 2 примере двояковыпуклый элемент имеет прямоугольную форму в плане.
Гребни 4, 5 выпуклостей 2, 3, расположенные по одной из осей симметрии упругого элемента, выполнены по всей длине соответствующей стороны элемента.
Двояковыпуклый упругий элемент может быть образован из двух элементов 8, 9, имеющих выпуклость с одной стороны, вторая сторона каждого из таких элементов 8, 9 выполнена плоской (см. фиг. 4).
Упругий шарнир 10 содержит опоры 11, 12, между которыми размещены, по крайней мере, два двояковыпуклых упругих элемента 1, описанных выше (см. фиг. 6). Двояковыпуклые упругие элементы 1 соединены между собой двумя гибкими элементами 13, 14, закрепленными на опорах 11, 12 (см. фиг. 6, 7, 8).
Гибкие элементы 13, 14 могут быть выполнены, например, в виде металлических тросов, Каждый из двояковыпуклых упругих элементов 1 упругого шарнира 10 может быть образован двумя одновыпуклыми элементами 8, 9, соединенными плоскими сторонами 15, 16 (как показано на фиг. 5). Гибкие элементы 13, 14 крепятся с помощью известных устройств 17 на опорах 11, 12 (см. фиг. 6, 7, 8).
Используемой маркой резины при изготовлении упругих элементов 1 может быть, например 7-1847, 7-ИРП-1346 и другие, в зависимости от требуемых характеристик.
Резина обладает характерными свойствами, существенно влияющими на параметры ее работы. Основной физико-механический показатель резины, от которого зависят параметры упругого элемента, - твердость. Кроме того, на параметры упругого элемента оказывают влияние его форма и размеры, вид деформации (сжатие, сдвиг) и характер нагружения (статический, динамический).
Контурная площадь контакта, будучи обусловлена объемной и поверхностной деформациями, в сильной степени зависит от геометрии тела и регулирования степени деформации, для предотвращения вспучивания резины по контуру обычно в этих местах предусматривается свободный объем.
При работе предлагаемый упругий элемент 1 имеет меньшую жесткость при перемещении вокруг оси симметрии, относительно которой образованы выпуклостости и максимальную жесткость при перемещении перпендикулярно ей, что обуславливает соответствующие возможности перемещения при применении в качестве опоры в машиностроении или в составе шарнира, например, накладных сидений.
Предлагаемое решение легко реализуемо и может найти широкое применение во многих областях народного хозяйства.