Механизм раскрывания/закрывания и фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга элементов
MECHANISM FOR OPENING/CLOSING AND FIXING ELEMENTS PIVOTALLY CONNECTED TO EACH OTHER

Изобретение относится к замкам и может быть использовано для раскрывания, закрывания и фиксации двух или более шарнирно соединенных друг относительно друга элементов для исключения самопроизвольного их открывания и закрывания.
Из уровня техники известен механизм раскрывания/закрывания и фиксации клинка ножа, который принят в качестве наиболее близкого решения, содержащий предназначенную для соединения с первым шарнирно соединенным элементом по меньшей мере одну направляющую, по меньшей мере один подвижный элемент, взаимодействующий с по меньшей мере одной направляющей с возможностью движения по ней, по меньшей мере один шатун, один конец которого соединен с по меньшей мере одним подвижным элементом, а другой конец предназначен для шарнирного соединения со вторым шарнирно соединенным элементом (см. Патент RU 2639184, опубликован 20.12.2017).
Недостатком наиболее близкого решения является наличие у направляющей малого участка, на котором обеспечивается фиксация шатуна и, соответственно, одного из шарнирно соединенных друг относительно друга элементов, невозможность визуального определения диапазона участка фиксации, что может вызвать ложность определения зафиксированного положения шарнирно соединенных друг с другом элементов, отсутствие возможности фиксации непосредственно шатуна относительно направляющей.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является исключение указанных недостатков с одновременным повышением надежности механизма запирания (фиксации) шарнирно соединенных друг с другом элементов, повышение прочности механизма, возможность совмещения механизма раскрывания/закрывания и фиксации с механизмом доводки.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга элементов без наличия люфтов, исключение самопроизвольного раскрывания/закрывания элементов, а также увеличение диапазона участка гарантированной фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга элементов.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что механизм раскрывания/закрывания и фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга элементов содержит предназначенную для соединения с первым шарнирно соединенным элементом по меньшей мере одну направляющую, по меньшей мере один шатун, первый конец которого предназначен для шарнирного соединения со вторым шарнирно соединенным элементом, а второй конец взаимодействует с по меньшей мере одной направляющей, причем по меньшей мере одна направляющая имеет по меньшей мере один криволинейный участок, с которым контактирует с возможностью движения по ней второй конец по меньшей мере одного шатуна непосредственно или через соединенный со вторым концом по меньшей мере одного шатуна ползун, при этом по меньшей мере один криволинейный участок по меньшей мере одной направляющей выгнут в сторону от контактирующей с ним поверхности второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна.
Кроме того, второй конец по меньшей мере одного шатуна может быть  жестко или шарнирно соединен с ползуном.
Кроме того, по меньшей мере часть линии движения второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна при взаимодействии с по меньшей мере одним криволинейным участком по меньшей мере одной направляющей может иметь форму дуги окружности или форму части логарифмической спирали.
Предложенный механизм также может иметь механизм доводки второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна, включающий ось, жестко соединенную с ней тягу, шарнирно соединенный с осью или с тягой поворотный элемент и охватывающую ось пружину кручения, один конец которой контактирует с осью или с тягой, а другой - с поворотным элементом, при этом тяга одним концом жестко соединена с осью, а другой конец тяги шарнирно соединен со вторым концом по меньшей мере одного шатуна или с ползуном.
Указанный механизм доводки второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна также может включать ось, шарнирно соединенную с ней тягу, шарнирно соединенный с осью или с тягой поворотный элемент и охватывающую ось пружину кручения, один конец которой контактирует с поворотным элементом, а другой - с тягой, при этом тяга одним концом шарнирно соединена с осью, а другой конец тяги шарнирно соединен со вторым концом по меньшей мере одного шатуна или с ползуном.
Указанный механизм доводки второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна также может включать ось, шарнирно соединенную с ней тягу, жестко соединенный с осью поворотный элемент и охватывающую ось пружину кручения, один конец которой контактирует с поворотным элементом или с осью, а другой - с тягой, при этом тяга одним концом шарнирно соединена с осью, а другой конец тяги шарнирно соединен со вторым концом по меньшей мере одного шатуна или с ползуном.
Указанный механизм доводки второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна также может включать проходящую через второй конец по меньшей мере одного шатуна или через ползун ось, установленный на оси поворотный элемент и охватывающую ось пружину кручения, один конец которой контактирует с поворотным элементом, а другой - с направляющей посредством шарнирно соединенного с осью опорного элемента.
Указанный механизм доводки второго конца по меньшей мере одного шатуна или ползуна также может включать проходящую через второй конец по меньшей мере одного шатуна или через ползун ось и охватывающую ось пружину кручения, один конец которой контактирует с по меньшей мере одной направляющей, а другой - с упорным элементом по меньшей мере одной направляющей.
Кроме того, поворотный элемент механизма доводки может быть выполнен в виде пластины, имеющей с одной стороны выступ, контактирующий с одним концом пружины кручения.
Кроме того, поворотный элемент механизма доводки может быть выполнен заодно целое с одним из концов пружины кручения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации (с ползуном); на фиг. 2 показано то же, при отсутствии ползуна; на фиг. 3 показана геометрия выполнения поверхностей направляющей, а также окружности, образуемой движением подвижного элемента на криволинейном участке направляющей; на фиг. 4-7 показан пример использования предложенного механизма на ноже при различных положениях клинка; на фиг. 8 показан пример установки механизма, например, на поворотном замке.
Предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга элементов содержит, преимущественно, направляющую 1, ползун 2 (ползунок, подвижный элемент), взаимодействующий с направляющей 1 с возможностью движения по ней, шатун 3, соединенный одним своим концом с подвижным элементом 2. В вариантном выполнении изобретения ползун 2 может отсутствовать, а его роль выполняет взаимодействующий (контактирующий непосредственно) с направляющей 1 конец шатуна 3.
Количество направляющих 1 может быть от одной и более (две, три и т.д.) в зависимости от объекта, на котором применяется предложенный механизм, а также от его габаритов. Каждая направляющая 1 или одна из направляющих 1, или несколько направляющих 1 имеет, преимущественно, два участка 4 и 5, один из которых (участок 4) выполнен прямолинейным, а другой (участок 5) - криволинейным, выгнутым в сторону от поверхности ползуна 2 (от места соединения шатуна 3 с подвижным элементом 2), контактирующей (взаимодействующей) с направляющей 1 (участком 5), или в сторону от поверхности конца шатуна 3, контактирующей (взаимодействующей) с направляющей 1 (в случае отсутствия ползуна 2). Криволинейный участок 5 может быть выгнут так, что часть линии движения ползуна 2 (или конца шатуна 3 при отсутствии ползуна 2) по данному участку 5 при взаимодействии с ним имеет форму дуги. Также возможен вариант, что криволинейный участок 5 может быть выгнут так, что часть линии движения ползуна 2 (или конца шатуна 3 при отсутствии ползуна 2) по данному участку 5 при взаимодействии с ним имеет форму части логарифмической спирали. Возможны также другие формы выполнения выгнутого криволинейного участка 5, которые образуют определенные линии движения по ней ползуна 2 или непосредственно соответствующего конца шатуна 3. Каждая направляющая 1 (или все или часть направляющих 1) может иметь либо один криволинейный участок 5, либо несколько криволинейных участков 5 (сопряженных друг с другом), при этом возможен вариант, когда отсутствует прямолинейный участок 4. Направляющая 1 также может иметь дополнительные участки, которые расположены напротив основных участков 4 и 5 (в том числе параллельно участку 4), т.е. с другой стороны ползуна 2 (противоположной стороне, взаимодействующей с направляющей 1), при этом такие участки служат для поддержания ползуна 2 (или рабочего конца шатуна 3) в рабочем положении, а также для взаимодействия с элементами механизма доводки ползуна 2 (рабочего конца шатуна 3). Каждая направляющая 1 предназначена для соединения с первым шарнирно соединенным элементом, т.е. с одним из шарнирно соединенных друг с другом элементов, раскрывание/закрывание и фиксация которых обеспечивается при использовании предложенного механизма.
Количество ползунов 2 также может быть любым от одного и более, при этом количество ползунов 2, преимущественно, равно количеству направляющих 1, используемых в предложенном механизме раскрывания/закрывания и фиксации. В данном случае каждый ползун 2 взаимодействует со своей направляющей 1 с возможностью движения по ней на всех участках 4 и 5 (либо только на участках 5, если их более одного и отсутствует участок 4). Форма выполнения ползуна 2 также может быть любой, например, с цилиндрической или сферической поверхностью, взаимодействующей с направляющей 1, либо с прямоугольной поверхностью и т.п., однако такая поверхность должна обеспечивать свободное перемещение по направляющей 1, в том числе с возможностью свободного перехода с участка 4 на участок 5 направляющей 1.
Количество шатунов 3 также может быть любым от одного и более. Причем количество шатунов 3 может быть либо равно количеству направляющих 1 (или ползунов 2), либо может быть большее количество шатунов 3, чем количество ползунов 2 (при использовании в предложенном механизме ползунов 2). При этом с каждым ползуном 2 может быть соединен одним (вторым) своим концом либо один шатун 3, либо два шатуна 3 (например, с противоположных сторон параллельно друг другу), либо большее количество шатунов 3 в зависимости от размеров объекта, на котором применяется предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации. При осуществлении изобретения второй конец одного шатуна 3 или нескольких шатунов 3 может быть жестко соединен с соответствующим ползуном 2, либо может быть шарнирно соединен с соответствующим ползуном 2. Возможен вариант, когда одни шатуны 3 соединены вторыми своими концами жестко с соответствующими ползунами 2, а другие шатуны 3 соединены вторыми своими концами шарнирно с другими соответствующими ползунами 2. Также возможен вариант, когда один шатун 3 соединен жестко с ползуном 2, а другой шатун 3 соединен шарнирно с этим же ползуном 2.
Другой конец (первый конец) каждого шатуна 3 предназначен для шарнирного соединения со вторым шарнирно соединенным элементом, т.е. с другим из шарнирно соединенных друг с другом элементов, раскрывание/закрывание и фиксация которых обеспечивается при использовании предложенного механизма.
Наличие криволинейного участка 5 у направляющей 1 при взаимодействии с ним второго конца шатуна 3 непосредственно или через соединенный с ним ползун 2 позволяет увеличить диапазон участка гарантированного фиксированного положения соединенных друг относительно друга шарнирных элементов. Также при нахождении второго конца шатуна 3 или ползуна 2 на участке 5 направляющей 1 обеспечивается возможность визуально определить, что шатун 3 будет находиться в необходимом положении для фиксации шарнирно соединенных друг относительно друга шарнирных элементов.
Предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации может иметь механизм доводки одного или нескольких или всех ползунов 2 (или вторых концов шатунов 3 при отсутствии ползунов 2 в предложенном механизме). Кроме того, может быть несколько механизмов доводки, каждый из которых может быть выполнен любым образом из нижеописанного, в том числе в различных комбинациях для соответствующих ползунов 2 (соответствующих вторых концов шатунов 3).
Механизм доводки ползуна 2 (второго конца шатуна 3) включает ось 6 (тяговую ось), тягу 7 (выравнивающую тягу), поворотный элемент 8 (тяговый поворотный элемент), а также пружину 9 кручения.
Количество осей 6, тяг 7, поворотных элементов 8 и пружин 9 кручения может быть любым от одного и более в зависимости от объекта, на котором установлен механизм раскрывания/закрывания и фиксации, от его габаритов и конфигурации. При этом их взаимосвязь может быть также любой из нижеописанных вариантов выполнения механизма доводки, в том числе различные комбинации взаимосвязи.
Далее описаны варианты выполнения механизма доводки ползуна 2 (второго конца шатуна 3), при этом следует понимать, что они применимы как для доводки одного ползуна 2 (второго конца шатуна 3), так и для всех или части ползунов 2 (второго конца шатунов 3), в том числе при использовании нескольких механизмов доводки.
Тяга 7 механизма доводки одним своим концом шарнирно соединена с ползуном 2 (или со вторым концом шатуна 3 при отсутствии ползуна 2), а другим своим концом шарнирно или жестко соединена с осью 6. При этом тяга 7 на конце соединения с осью 6 может иметь установочный выступ (цилиндрический или прямоугольный, или овальный, или треугольный и т.п., не показан), соосный оси 6 (или ось которого параллельна оси 6) и направленный в сторону к оси 6 или от нее, а также может иметь отверстие (не показано).
С осью 6 или с тягой 7 соединен поворотный элемент 8 (установлен на них). При этом поворотный элемент 8 может быть соединен с осью 6 шарнирно или жестко. Шарнирное соединение поворотного элемента 8 с осью 6 выполняется в любых из случаев, когда тяга 7 соединена с осью 6 либо жестко, либо шарнирно. Жесткое соединение поворотного элемента 8 с осью 6 выполняется в случае, когда тяга 7 шарнирно соединена с осью 6. При соединении поворотного элемента 8 с тягой 7, такое соединение выполняется шарнирным. При этом поворотный элемент 8 может быть установлен либо на вышеуказанном цилиндрическом выступе тяги 7 (не показан), либо поворотный элемент 8 может сам иметь такой цилиндрический выступ (не показан), который соосно установлен в отверстии на конце тяги 7. В данном случае тяга 7 может быть соединена с осью 6 через поворотный элемент, при этом такое соединение также может быть жестким или шарнирным (в том числе с использованием различного рода шарнирных элементов, например, упорных подшипников, либо без них). Поворотный элемент 8 может быть выполнен в виде пластины, имеющей с одной стороны выступ 10, контактирующий с одним концом пружины 9 кручения, либо имеющей отверстие или паз (не показаны), в котором может быть установлен один конец пружины 9 кручения.
Пружина 9 кручения может быть установлена (как соосно, так и со смещением осей) либо на оси 6, либо на тяге 7, либо на установочном выступе тяги 7 (не показан), который может быть образован соосно оси 6, либо со смещением относительно оси 6. При этом в случае установки пружины 9 кручения на оси 6, пружина 9 охватывает ось 6, а в случае установки пружины 9 на тяге 7, то пружина 9 охватывает цилиндрический выступ на конце тяги 7, либо установлена в отверстии на конце тяги 7.
При шарнирном соединении поворотного элемента 8 с осью 6 или с тягой 7, один конец пружины 9 может контактировать (взаимодействовать при работе механизма доводки) как с осью 6, так и с тягой 7 (в зависимости от того в каком месте установлен поворотный элемент 8 на оси 6 или на тяге 7), при этом данный конец пружины 9 может взаимодействовать как напрямую с осью 6 или с тягой 7, так и через промежуточный жесткий элемент (не показан, выполненный, например, в виде винта), соединенный с осью 6 или с тягой 7. Другой конец пружины 9 контактирует (взаимодействует) с поворотным элементом 8 (как напрямую, в том числе упираясь в выступ 10, так и через промежуточные жесткие элементы, соединенные с поворотным элементом 8).
При жестком соединении поворотного элемента 8 с осью 6 один конец пружины 9 может контактировать (взаимодействовать при работе механизма доводки) как с осью 6, так и с поворотным элементом 8 (в зависимости от того в каком месте установлен поворотный элемент 8 на оси 6), при этом данный конец пружины 9 может взаимодействовать как напрямую с осью 6 или с поворотным элементом 8, так и через промежуточный жесткий элемент (не показан), соединенный с осью 6 или с поворотным элементом 8, в том числе упираясь в выступ 10 или входя в отверстие (паз) поворотного элемента 8. Другой конец пружины 9 контактирует (взаимодействует) с тягой 7 (как напрямую, так и через промежуточные жесткие элементы, соединенные с тягой 7).
В вариантном выполнении изобретении поворотный элемент 8 может быть выполнен заодно целое с одним из концов пружины 9 кручения, т.е. такой конец пружины 9 может выполнять роль поворотного элемента 8.
Поворотный элемент 8 имеет на конце, преимущественно, противоположном месту соединения с осью 6 или с тягой 7, упорный участок 11, предназначенный для контакта с ответным упорным участком 12, служащим ограничителем поворота поворотного элемента 8 и установленным (или выполненным заодно целое) на одном из шарнирно соединенных друг с другом элементов (на котором установлена направляющая 1), раскрывание/закрывание и фиксация которых обеспечивается при использовании предложенного механизма. Ответный упорный участок 12 также может являться частью направляющей 1, выполненной с ней заодно целое или жестко закрепленной на ней.
В вариантном выполнении изобретения механизм доводки может не иметь тяги 7 (не показано). В данном случае ось 6 проходит через ползун 2 или через второй конец шатуна 3. На оси 6 установлен поворотный элемент 8, а также ось 6 охватывает пружина 9 кручения, один конец которой контактирует с поворотным элементом 8, а другой конец посредством шарнирно соединенного с осью 6 опорного элемента (не показан) контактирует с направляющей 1. Кроме того, возможен вариант выполнения механизма доводки, когда проходящую через второй конец шатуна 3 или через ползун 2 ось 6 охватывает пружину 9 кручения, один конец которой контактирует с направляющей 1 со стороны поверхности контакта с ползуном 2 (или второго конца шатуна 3), а другой конец контактирует при работе предложенного механизма контактирует с упорным элементом (не показан) направляющей 1.
Предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации может быть применим на любых объектах, имеющих два (или более) шарнирно соединенных друг с другом элемента, раскрывание/закрывание и фиксацию которых необходимо обеспечить при их работе. В качестве таких объектов могут быть ножи, двери, откидные ящики, замки, а также любые другие объекты, раскрывание/закрывание и фиксацию шарнирно соединенных элементов которых необходимо обеспечить. При этом предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации может иметь разблокировочный узел (не показан), соединенный с ползуном 2 и предназначенный для принудительного открывания/закрывания шарнирно соединенных элементов в случае их блокировки.
Работает предложенный механизм раскрывания/закрывания и фиксации следующим образом. Далее описана работа предложенного механизма на примере его установки на ноже (фиг. 4-7), при этом следует понимать, что такая работа аналогична при установке предложенного механизма на других объектах. Кроме того, далее по тексту описана работа предложенного механизма раскрывания/закрывания и фиксации при наличии в нем одной направляющей 1, одного ползуна 2 (а при отсутствии ползуна 2 аналогичную работу осуществляет второй конец шатуна 3), одного шатуна 3 и одного механизма доводки ползуна 2, при этом такая работа может быть осуществлена при наличии нескольких перечисленных элементов, в том числе при различном выполнении соединений между ними.
Направляющая 1 установлена в первом из шарнирно соединенных элементов, а именно в рукоятке 13. При этом паз в рукоятке 13, т.е. его образующая поверхность, может являться направляющей 1. Один конец шатуна 3 шарнирно соединен со вторым шарнирно соединенным элементом, а именно с пятой клинка 14 ножа. Шатун 3 соединен с пятой клинка 14 (выполняет роль кривошипа) и с ползуном 2 с возможностью изменения угла наклона продольной оси шатуна 3 относительно плоскости перемещения (линии направления движения) ползуна 2 (при движении ползуна 2 на участке 4 направляющей 1), а также относительно касательных линий, проходящих через соответствующие точки криволинейного участка 5 направляющей 1.
В исходном закрытом положении ножа клинок 14 сложен. При этом шатун 3 располагается вдоль направляющей 1. Ось 6 расположена внутри направляющей 1, т.е. между ее параллельными поверхностями участка 4. Упорный участок 11 поворотного элемента 8 механизма доводки контактирует с ответным упорным участком 12 рукоятки 13, при этом пружина 9 кручения расслаблена. Ползун 2 находится на участке 5 направляющей 1.
При ручном режиме работы предложенного механизма пользователь сдвигает ползунок 2 (в сторону оси 6 механизма доводки) и вручную переводит в положение полураскрытого клинка 14, при этом ползун 2 перемещается с участка 5 на участок 4 направляющей 1. При этом тяга 7 толкает ось 6, а поворотный элемент 8 проворачивается при взаимодействии с направляющей 1, сжимая пружину 9 кручения (приводя ее в напряженное состояние), и перемещается вдоль участка 4 направляющей 1 в сторону от участка 5. Далее пользователь вручную доводит клинок 14 в открытое положение, причем при прохождении ползуном 2 крайнего положения он начинает двигаться обратно по участку 4 в сторону участка 5 направляющей 1, а тяга 7 тянет ось 6 с поворотным элементом 8 в сторону участка 5. При приведении клинка 14 с закрытого в открытое положение угол между продольной осью шатуна 3 и линией направления движения оси 6 по участку 4 увеличивается.
В момент оборота клинка 14 на угол, близкий к ста восьмидесяти градусам относительно места шарнирного соединения с рукояткой 13, поворотный элемент 8 выходит из зажатого положения между параллельными участками 4 направляющей 1, поворачивается вокруг своей оси под воздействием пружины 9 и, отталкиваясь от упорного участка 12 выталкивает (перемещает) ползун 2 с участка 4 на участок 5 направляющей 1, где обеспечивается фиксация клинка 14 в открытом положении. Фиксация клинка 14 обеспечивается при нахождении (и перемещении) ползуна 2 на всем участке 5 направляющей 1 (от его начала до его конца). При этом упорный участок 11 поворотного элемента 8 упирается в ответный упорный участок 12, расположенный (или выполненный заодно целое) на рукоятке 13. Таким образом, механизм доводки с помощью поворотного элемента 8 и пружины 9 кручения автоматически доводит ползун 2 (и шатун 3) в положение надежной фиксации клинка 14 в открытом положении, что предотвращает самопроизвольное смещение ползуна 2 относительно направляющей 1, а также обеспечивает выборку люфтов во всех сочленениях механизма ножа.
Закрытие клинка 14 ножа осуществляется аналогичным образом. Пользователь вручную сдвигает ползун 2, т.е. переводит его с участка 5 на участок 4 направляющей 1. При этом тяга 7 толкает ось 6, а поворотный элемент 8 проворачивается при взаимодействии с упорным участком 12 направляющей 1, сжимая пружину 9 кручения (приводя ее в напряженное состояние), и перемещается вдоль участка 4 направляющей 1 в сторону от участка 5. Клинок 14 занимает положение полузакрытого состояния. Далее пользователь вручную закрывает клинок 14, причем при прохождении ползуном 2 крайнего положения он начинает двигаться обратно по участку 4 в сторону участка 5 направляющей 1, а тяга 7 тянет ось 6 с поворотным элементом 8 в сторону участка 5. При доведении клинка 14 в закрытое положение угол между продольной осью шатуна 3 и линией направления движения оси 6 по участку 4 уменьшается. В момент закрытия клинка 14 поворотный элемент 8 выходит из зажатого положения между параллельными участками 4 направляющей 1, поворачивается вокруг своей оси под воздействием пружины 9 и, отталкиваясь от упорного участка 12, выталкивает (перемещает) ползун 2 с участка 4 на участок 5.
При этом упорный участок 11 поворотного элемента 8 опять упирается в ответный упорный участок 12, предотвращая самопроизвольное открытие клинка 14. Таким образом, механизм доводки с помощью поворотного элемента 8 и пружины 9 кручения автоматически доводит ползун 2 (и шатун 3) в положение фиксации клинка 14 в закрытом положении.
При работе предложенного механизма на ноже в полуавтоматическом варианте возможность открытия клинка 14 обеспечивается исключительно при воздействии пользователем на ползун 2. Ползун 2 переводится с участка 5 на участок 4, а дополнительная пружина (не показана) слегка продавливает шатун 3 сверху от направляющей 1, позволяя пройти шатуну 3 мертвую точку кривошипно-ползунного механизма, и далее, при возврате пользователем ползуна 2 к участку 5 передачей усилия через шатун 3 от ползуна 2 происходит открытие лезвия.
При работе предложенного механизма на ноже в инерционном варианте открытие и закрытие клинка 14 осуществляется путем резкого воздействия (рывками) на ползун 2 в сторону участка 4 и соскальзыванием пальца с ползуна 2. В данном случае под воздействием инерции вращения клинок 14 дотягивает ползун 2 в фиксирующее положение.
При работе предложенного механизма шатун 3 занимает на всем протяжении участка 5 направляющей 1 (от начала до конца участка 5, при этом начало участка 5 сопряжено в данном примере реализации с концом участка 4) такое положение, при котором тангенс угла между продольной осью шатуна 3 и прямой (или плоскостью), перпендикулярной касательной к линии направления движения ползуна 2 в точке пересечения с продольной осью шатуна 3, становится меньшим коэффициента трения скольжения между поверхностью ползуна 2 и поверхностью участка 5 направляющей 1. Фиксированное положение клинка 14 обеспечивается также, когда указанный коэффициент трения больше тангенса угла между пересекающимися линиями, проходящими через любую точку контакта поверхности подвижного элемента 2 с поверхностью участка 5 направляющей 1 (на всем протяжении участка 5) и соответственно через центр, образующий криволинейную поверхность участка 5 и центр окружности, образованной линией движения ползуна 2 с шатуном 3 вдоль участка 5.
Предотвращение случайного смещения ползуна 2 из крайнего фиксирующего положения (на угол больше критического) и разблокирования клинка 14 (при открытом клинке 14) также обеспечивается механизмом доводки.
При складывании ножа пользователь прикладывает небольшое усилие к ползуну 2 (дают толчок), смещая его из зоны фиксации по участку 5 направляющей 1. Под воздействием переданного усилия ползун 2 перемещается до положения, при котором указанный угол становится критическим. Далее (после перемещения за критический угол, т.е. после выхода из участка 5 на участок 4) ползун 2 приходит в движение уже путем надавливания на обух клинка 14. Ползун 2 будет свободно перемещаться по направляющей 1, когда тангенс угла между осью шатуна 3 и плоскостью, перпендикулярной линии направления движения ползуна 2 (или перпендикулярной касательной к кривой начала участка 5), станет больше коэффициента трения между поверхностью ползуна 2 и поверхностью направляющей 1 (с учетом выбранных материалов изготовления ползуна 2 и направляющей 1).
Благодаря такому выполнению конструкции механизма раскрывания/закрывания и фиксации создаются: идеальные условия для задания точного угла между осью шатуна 3 (распоркой) и поверхностью направляющей 1. Кроме того, реализуется механизм полуавтоматического открывания/закрывания шарнирно соединенных друг с другом элементов, а также автоматическая доводка ползуна 2 (или второго конца шатуна 3) для более надежной фиксации шарнирно соединенных друг с другом элементов для исключения их самопроизвольного открывания/закрывания. Для того чтобы ползун 2 (или второй конец шатуна 3), выполняющий роль фиксатора, оказывался в оптимальном положении, обеспечивая с шатуном 3 надежную фиксацию элементов, исключая любые возможные люфты между соединениями деталей, а также для обеспечения автоматической доводки подвижного элемента для исключения самопроизвольного открывания/закрывания элементов и для обеспечения более надежной фиксации, предложен соответствующий математический ряд формул, учитывающий коэффициент трения пары ползун 2/опорная направляющая 1, а также учитывающий и определяющий длину шатунов 3 и формы поверхностей криволинейного участка 5.
Благодаря выполнению участка 5 направляющей 1 описанной формы, повышается надежность механизма запирания (фиксации) шарнирно соединенных друг с другом элементов. Повышается прочность узла раскрывания/закрывания и фиксации, выбираются (исключаются) все возможные люфты, возникающие в многозвенных механизмах, поскольку создается эффект распорки (расклинивания), при котором шатун 3 занимает такое положение, что усилие, переданное вдоль его оси, не позволяет сместить ползун 2 по направляющей 1 (за счет соответствующего коэффициента трения). Кроме того, обеспечивается увеличение диапазона гарантированной фиксации - на всем протяжении участка 5, протяженность которого может варьироваться в зависимости от решаемых задач.
При нахождении ползуна 2 на всем участке 5 направляющей 1 обеспечивается надежная фиксация шарнирно соединенных друг с другом элементов в открытом или закрытом положении без наличия каких-либо люфтов за счет создания эффекта подпорки (расклинивания), когда между фиксируемым объектом и основанием, к которому он присоединен и относительно которого он должен быть зафиксирован, вставляется так называемая подпорка.
При изготовлении деталей механизма раскрывания/закрывания и фиксации учитываются следующие исходные данные:
- коэффициент трения (КТ) пары ползун 2 - направляющая 1;
- высота направляющей 1 относительно центра оси крепления шарнирных элементов, на которых используется предложенный механизм;
- длина кривошипа - расстояние между центрами оси крепления шарнирных элементов и оси крепления шатуна 3 ко второму шарнирному элементу;
- расстояние от оси крепления шатуна 3 к ползуну 2 до первой направляющей 1;
Расчетные величины:
- угол гарантированной фиксации шатуна 3 рассчитывается как α=arctg(KT)-2°. При таком угле обеспечивается надежная фиксация шарнирно соединенных друг с другом элементов в открытом или закрытом (в зависимости от вида объекта) положениях. Какое бы усилие на складывание в данном случае к одному из шарнирно соединенных элементов не прикладывалось, оно не позволит сместиться ползуну 2 (или второму концу шатуна 3) по направляющей 1, поскольку тангенс угла будет меньше коэффициента трения между поверхностями ползуна 2 и направляющей 1.