Устройство блокировки

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к предохранительным устройствам порогового действия, и предназначена для блокировки оси исполнительного вала прибора при воздействии внешнего удара.
Известен блокиратор вала рулевого колеса, состоящий из муфты, охватывающей вал, стопора, устанавливаемого в паз муфты и зафиксированного замковым механизмом. Муфта выполнена в виде цилиндра, ось которого перпендикулярна продольной оси вала, цилиндр имеет не менее двух дугообразных пазов с шириной, равной диаметру вала, расположенных диаметрально друг против друга, в которые установлены шарики. Со стороны, противоположной дугообразным пазам, в цилиндр ввинчена гайка до упора в вал с возможностью заклинивания шариков между поверхностью вала и дугообразными пазами цилиндра. Патент РФ на изобретение RU 2228863 C1, 20.05.2004, МПК B60R 25/02.
В устройстве осуществляется зажим вала за счёт заклинивания шариков между дугообразной поверхностью цилиндра и поверхностью вала рулевого колеса. Заклинивание происходит при воздействии крутящего момента в процессе принудительного воздействия на вал рулевого колеса. Устройство имеет сложную конструкцию и большие габариты, что ограничивает область его применения.
Известен прецизионный блокиратор комбинированного действия, содержащий корпус с цанговым зажимом и установочную втулку с упругим элементом. Внутри корпуса размещено основание. Установочная втулка торцевой поверхностью зафиксирована на основании и закрывает корпус с цанговым зажимом. Основание торцом закреплено в корпусе с цанговым зажимом и установлено на вал. Корпус с цанговым зажимом закреплен на корпусе устройства, относительно которого осуществляется фиксация вала. В корпусе с противоположной от цангового зажима стороны выполнено по меньшей мере три подшипникового узла. В основании выполнено по меньшей мере три парных канала, в каждой паре которых размещен пьезоактюатор и редукторный электропривод. Вал редукторного электропривода соединен с самотормозящей передачей «винт–гайка», соединенной посредством резьбового соединения с упругим элементом установочной втулки и соединенной с подшипниковым узлом. Патент РФ на изобретение RU 2674956 C1, 13.12.2018, МПК F16D 49/18, F16D 49/20.
Устройство относится к механизмам блокировки валов в области машиностроения и требует наличия сложных узлов, в т.ч. электропривода.
В ряде задач требуется обеспечить гарантированную блокировку исполнительного вала прибора при аварийных внешних воздействиях, в частности, при аварийном ударе. Чувствительным элементом такого устройства должен быть инерционный элемент, который воспринимает нагрузку, вызванную внешним воздействием.
Одним из блокираторов инерционного принципа действия является устройство блокировки храпового механизма ремня безопасности автомобиля (см. «Ремень безопасности. Устройство, принцип работы, виды ремней безопасности» [Электронный ресурс] – Доступ: gogermetik.com/remen-bezopasnosti-ustrojstvo-vidy-prednaznachenie.html#i-25).
Внутри устройства блокировки расположен чувствительный элемент, отвечающий непосредственно за блокирование, который выполнен в виде шарика. При аварийном воздействии шарик, перемещаясь через систему рычажков, цепляется за корпус шестеренки катушек. Если ремень быстро движется, диск-маховик более сильно давит на винтовую поверхность, таким образом, блокируя шарик.
Т.е. при аварийном воздействии храповой механизм блокируется за счет смещения шарика и фиксации катушки. При этом устройство имеет сложную конструкцию, не предполагает наличие двунаправленных воздействий и при аварийном воздействии не позволяет зафиксировать блокирующий элемент.
Известен запирающий узел механизма блокиратора доступа, содержащий закрепляемый на перемещаемой части объекта запирания кронштейн, выполненный в виде стержня, в котором на свободном его конце выполнено замкнутое отверстие для ввода в него размещаемого на неподвижной части объекта запирания штока, связанного с приводом его возвратно-поступательного перемещения. Патент РФ на полезную модель RU 131680 U1, 27.08.2013, МПК B60R 25/01. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Несмотря на простоту технического решения, конструкция устройства не предполагает использование инерционных сил для осуществления блокировки и усложнена за счет механизма возвратно-поступательного перемещения, вследствие чего использование данного запирающего узла целесообразно для габаритных объектов, что ограничивает область применения данного технического решения.
Задачей полезной модели является создание простого устройства блокировки оси двунаправленного действия, использующего инерционную силу и обеспечивающего гарантированную фиксацию исполнительного вала прибора при аварийной нагрузке в виде внешнего удара, не требующего при этом сложной технологии изготовления.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств блокировки оси исполнительного вала прибора при воздействии внешнего удара.
Технический результат достигается тем, что устройство блокировки содержит исполнительный вал, закрепленный в корпусном элементе, инерционную массу, пружину, фиксирующую инерционную массу, и штифт с каждой из сторон, противоположных воздействию внешнего удара, к которому прижата инерционная масса. Пружина выполнена плоской, обжимной, с загнутыми концами, исполнительный вал выполнен с лысками, а инерционная масса выполнена в виде рамки с замкнутым отверстием, в котором, на противоположных сторонах, выполнено два паза, - по одному пазу в каждом из направлений воздействия внешнего удара, с возможностью ввода в него исполнительного вала в зоне лысок. На наружных сторонах инерционной массы выполнены углубления для ввода в них концов пружины.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично представлено устройство блокировки в исходном (I) состоянии, где:
1 – исполнительный вал (ось);
2 – корпусной элемент конструкции прибора;
3 – инерционная масса;
4 – штифт;
5 – плоская обжимная пружина.
На фиг. 2 схематично представлено устройство блокировки в сработанном состоянии (II или III) при аварийном воздействии на конструкцию прибора в одном из двух противоположных направлений, совпадающих с направлением возможного смещения инерционной массы 3.
Устройство блокировки представляет собой конструкцию, содержащую исполнительный вал 1 с лысками (показан на чертежах в поперечном сечении), закрепленный в корпусном элементе прибора 2, и инерционную массу 3, выполненную в виде рамки с замкнутым отверстием, в котором, на противоположных сторонах, выполнено два паза, с возможностью ввода в него исполнительного вала 1 в зоне лысок. Инерционная масса 3 прижата к штифтам 4, закрепленным с каждой из ее сторон, противоположных воздействию внешнего удара, и в исходном состоянии не препятствует, в случае необходимости, повороту исполнительного вала вокруг своей оси (фиг. 1). На наружных сторонах инерционной массы 3 выполнены углубления для ввода в них загнутых концов плоской обжимной пружины 5, закрепленной в корпусном элементе прибора 2.
Количество штифтов 4, их геометрические и физические параметры подбирают исходя из конструктивных особенностей прибора в целом и порога срабатывания устройства блокировки в каждом из двух направлений, при заданных в каждом конкретном случае значениях внешнего аварийного воздействия (направленные удары М на фиг. 2). При этом штифты могут представлять из себя детали из мягкой металлической проволоки.
Устройство блокировки работает следующим образом.
При аварийном воздействии на конструкцию прибора в одном из двух противоположных направлений, совпадающих с направлением возможного смещения инерционной массы 3, инерционная масса смещается в направлении исполнительного вала 1, срезая при этом штифт 4, и, посредством соответствующего паза, выполненном в замкнутом отверстии инерционной массы, входит в зацепление с исполнительным валом 1 в зоне лысок, блокируя его, и тем самым предотвращая возможный поворот исполнительного вала вокруг его оси. Фиксация инерционной массы в сработанном состоянии устройства блокировки обеспечивается за счет действия плоской обжимной пружины 5, загнутые концы которой входят в углубления на наружных сторонах инерционной массы, что, в свою очередь, препятствует выходу соответствующего паза, выполненного в отверстии инерционной массы 3, из зацепления с исполнительным валом 1.
Отсутствие сложных механических узлов для перемещения подвижных элементов устройства блокировки позволяет существенно упростить конструкцию, сократив количество деталей, повышая тем самым надежность устройства в целом.
Возможность использования устройства блокировки в малогабаритных приборах расширяет область применения данного технического решения.