Шарнирное соединение откидывающихся деталей мебели

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТГНТУ

Союз Советских

Социапнстическнх

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 24д676(21) 2375461/25-27 (23) Приоритет (32) 10.07. 75 (31) 594871 (<)) США (Ы) M. Кл.

F 16 С 11/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 050580 Бюллетень,% 17

Дата опубликования описания 0505.80 (®) УД)(683. 35/37

{088. 8) Иностранцы

Ричард Конрад Буи и Филлип Лерой Горсак (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Сайко Инкорпорейтед (США) Pl) Заявитель

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уравновешивающим шарнирным устройствам откидывающихся деталей мебели.

Известно шарнирное соединение для откидывающихся деталей мебели, содержащее неподвижный кронштейн и связанный с ним шарнирно подвижный кронштейн для соединения с откидывающейся деталью, которые соединены между собой при помощи троса и пружины с предварительным регулируеьым усилием (1) .

Цель изобретения — улучшение условий эксплуатации соединения.

Цель достигается тем, что шарнирное соединение для откидывающихся деталей мебели, содержащее неподвижный кронштейн и связанный с ним шарнирно подвижный кронштейн для соединения с откидывающейся деталью, которые соединены между собой при помощи троса и пружины с предварительным регулируемым усилием, снабжено кулачком, закрепленным на одном иэ укаэанных кронштейнов, один конец пружины непосредственно связан с кронштейном, на котором установлен кулачок, а другой конец пружины связан при помощи троса с другим кронштейном, при этом рабочая поверхность кулачка, взаимодействующая с тросом, ограничена радиусами различной величины, больший из которых обращен к кронштейну, связанному с кулачком, а меньший к другому кронштейну, на котором закреплен кулачок. Нри этом кулачок закреплен на подвижном кронштейне, а конец пружины непосредственно связан с неподвижным кронштейном.

Кулачок может быть также акреплен на неподвижном крсншт"и :=, В таком соединении уравновешивающая пружина снабжена тросом, который наматывается на барабан, совмещенный с точкой вращения нагрузки, при этом рабочая поверхность барабана выполчена по форме цилиндра.

Однако условия эксплуатации известной конструкции усложнены в виду необходимости установки дополнительных уравновешивающих пружин для того, чтобы облегчить. перемещение откидывающейся детали мебели из рабочего положения в положение хранения и достигнуть необходимой уравновешивающей способности соединения.

ЗО (54 j Illa ÐÍÈÐÍÎÅ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ОТКИДЫБАЮЩИХС Я детАлей меБели

733522 а конец пружины непосредственно соединен с подвижным кронштейном.

Кроме того, рабочая поверхность кулачка выполнена по переменному радиусу, определяемому из следующего соотношения гх1ЧтqR51nd. где r — радиус профиля кулачка в к определяемой точке;

f - деформация пружины; (О

Ч вЂ” жесткость пружины;

Q — вес подвижной части соединения; .R — расстояние от центра тяжести подвижной части до центра ее вращения; с — угол отклонения центра тяжести подвижной части от вертикали.

На фиг.l изображено описываемое шарнирное соединение в аксонометрии; на фиг.2 — то.же, вид спереди; на фиг.3 — то же, вид сбоку, с частичным разрезом; на фиг.4 — откидывающаяся деталь, в вертикальном положении; на фиг.5 — схема, иллюстриру- 25 ющая передвижение элементов в описываемом соединении из вертикального положения в горизонтальное; на фиг.бкулачок.

Шарнирное соединение состоит иэ 30 неподвижного 1 и подвижного 2 кронштейнов, которые соединены с возможностью вращения пальцем 3. Кронштейн 1 приспособлен для жесткого крепления к полу или к любому плоскому усили- 35 ваюшему элементу, который может быть установлен на полу. Он имеет вертикальные ограждающие участки 4 для ,укрепления и придания большей жесткости и горизонтальные фланцевые 40

:участки 5, которые используются для крепления шарнирного соединения к полу при помощи гаечно-болтовых уз лов 6. Кронштейн 1 включает вертикальную концевую пластину 7 и соответствующие стяжки 8, которые сое-. 45 диняют между собой фланцевый участок 5 и вертикальную концевую пластину 7. Кронштейн 1 может быть, в зависимости от требований, литым или сваренным из отдельных угловых: 50 стальных элементов.

На переднем конце кронштейна 1 предусмотрен уступный участок 9, который в описываемой конструкции показан параллельным полу, но располагается на некотором расстоянии от него. Пара направляющих пластин

10,11 пр>сварена к уступному участку 9. Направляющие пластины 10,11 установлены вертикально и распола- фО гаются на некотором расстоянии друг от друга с возможностью размещения кулачка 12. Палец 3 проходит через

;направляющие пластины 10, 11 и через отверстие,. предусмотренное в кулачке 12 с обеспечением его свободного вращения.

Подвижный кронштейн 2 являешься той частью шарнира, включающей кулачок 12, которая вращается с откидывающейся деталью или другой нагрузкой вокруг пальца 3. Подвижный кронштейн 2 имеет пару уголков 13,14, которые приварены к боковым поверхностям кулачка 12.

Если это необходимо, кулачок 12 и уголки 13,14 могут быть выполнены из одной отливки.

Рама откидывающейся детали 15 мебели прикреплена болтами к уголкам 13,14 подвижного кронштейна 2.

Панель 16 может быть прикреплена к нижней части откидывающейся детали 15. Если .устройство устанавливается в небольшой нише, панель 16 будет закрывать нишу, создавая поверхность, прилегающую к стене. Другие элементы мебели прикрепляются к раме откидывающейся детали 15 для вращения вместе с ней.

В конструкции предусмотрен стопорный элемент, выполненный виде болта 17, ввернутого в резьбовое отверстие уголка. Когда деталь 15 перемещается в вертикальное положение, головка 18 болта 17 упирается в уступный участок 9 неподвижного кронштейна 1 (H» чертеже показано пунктирными линиями). Это необходимо для ограничения вертикального перемещения детали 15 . Стопор регулируется вращением головки 18 болта 17, а контргайка 19 используется для фиксации стопора в требуемом положении

На цилиндрическом пружинном корпусе 20 имеется пара анкерных болтов 21, приваренных к его внешней поверхности, для крепления пружинного корпуса к неподвижному кронштейну 1 и для обеспечения его регулировки. Анкерные болты проходят через отверстия, предусмотренные в вертикальной концевой пластине 7 и крепятся гайками 22 и сферическими шайбами 23, которые допускают небольшое изменение положения пружинного корпуса. Внутри. пружинного корпуса располагается спиральная пружина 24. Один конец пружины упирается в глухой торец корпуса 20, другой — связан с шайбой 25. На опорной поверхности шайбы 25 имеется цилиндрический упрочняющий элемент 26, который жестко соединен с ней. Элемент 26 служит для укрепления шайбы 25, а также для обеспечения ограничения перемещения и определения положения шайбы относительно пружины 24, так как внешний диаметр упрочняющего элемента 26 выбран немного меньшим, чем внутренний диаметр пружины 24. Трос 27 проходит внутри пружины ?4 и ч

733522

В предлагаемом изобретении воз— можны многочисленные вариации об— щего размера и вида кулачка и формы шарнирного соединения. Например, если необходимо, возможна установка двух или более пружин, действующих параллельно, вместо одной пружины, показанной на чертеже. Также можно поменять местами кул ачок и пружину так, чтобы пружина соединялась с подвижной частью рамы, тогда как кулачок был бы прикреплен к непо— движной части. В любом случае принцип работы остается прежним.

Требуемый момент, который должен быть приложен относительно центра вращения для того, чтобы уравновесить нагрузку в шарнирном соединении, может быть определен как и 7,в(и<1, где W — вес кровати;

x. - расстояние от центра вращения до центра тяжести крсвати;

50 центральное отверстие 28, имеющееся в торце пружинного корпуса. Далее трос 27 проходит по кулачку 12, а другой его конец прикреплен к подвижному кронштейну при помощи фиксатора 29 троса, который скреплен с соответствующим выступом 30,имеющимся в ребре кулачка 12. Трос направляется по поверхности кулачка 12 с помощью уголков 13, 14, расположенных по обе стороны от кулачка.

Когда откидывающаяся деталь находится в горизонтальном положении, трос 27 натянут вокруг кулачка 12, принуждая шайбу 25 сжимать пружину 24. В этом положении пружина 24 создает уравновешивающий voìåír относительно оси 3, который определяется степенью перемещения или сжатия пружины 24 и эффективным радиусом в точке касания, определяемым расстоянием от точки 31 касания троса до центра вращения пальца 3.

Когда деталь 15 перемещается в вертикальное положение, кулачок 12 поворачивается против часовой стрелки, позволяя пружине 24 уменьшить свое сжатие. Когда деталь 15 находится вблизи вершины своего пути, пружина прикладывает свою уравновешивающую силу на эффективном радиусе, определяемом расстоянием от точки 32 касания троса до центра вращения пальца 3. Эффективный радиус в точке 31 касания (при горизонтальном положении детали 15) короче, чем эффективный радиус в точке 32 касания (при вертикальном положении) . При этом общая величина перемещения или сжатия пружины 24, определяемого величиной пути шайбы 25 при сжатии пружины, равна общей длине пути по периферии поверхности кулачка от точки 31 до точки 32. с — угол, составляемый кроватью со стеной.

Таким образом, требуемый уравновешивающий момент увеличивается по мере того, как кровать оттягивается эт стены.

Сила, создаваемая пружиной, равна Sd, где  — коэффициент упругости пружины, d — перемещение (,как сжатие,так и растяжение пружины.

Уравновешивающий крутящий момент, создаваемый пружиной, равен силе пружины, умноженной на эффективный радиус r(d) который является функцией углового положения. Важным моментом является то, что перемещение пружины 24 также является функцией углового положения детали 15 и эффективной периферийной длины пути по поверхности кулачка от начальной точки контакта до искомой точки.

Таким образом, перемещение пружины является вообще сложной функцией й(d) .

В каждом вз ятом угловом положении детали 15 эффективный радиус r (d) равен расстоянию от центра вращения до точки касания троса, и перемещение д (й) равно окружной длине пути, откуда следует, что

5д (Д) v (д) =x% х 5мД.

С помощью указанного выше уравнения кулачок может быть рассчитан методом последовательного приближения. Для выбранного веса нагрузки и коэффициента упругости пружины необходимый радиус кулачка может быть вычислен в первой расчетной точке, например 10 от вертикального поло— жени я. Радиус может быть ориентировочно вычислен в следующей расчетной точке, например 20 . Результирующая длина окружности может быть определена графически, и, основываясь на этом, необходимо пересчитать радиус во второй расчетной точке. Это, в свою очере ь, окажет воздействие на длину окружности, которая должна быть определена заново. Каждое последующее приближение все ближе приводит к точным значениям, и после нескольких подобных шагов точные значения могут быть определены с любой требуемой степенью точности. Затем эта процедура повторяется для каждой последующей расчетной точки по поверхности кулачка.

Хотя на чертежах изображено только одно шарнирное устройство, на практике обычно требуется пара подобных устройств для выбранной конструкции, и уравновешивающий эффект обоих устройс,в должен быть принят во внимание при расчете не733527

8 обхадимых параметров пружины или других расчетных величин ° ,Цополнительным фактором, который необходимо учитывать при расчете шарнирного устройства, является то, что во многих случаях необходимо располагать центр вращения относительно близко к полу и около декоративной панели 16. Таким образом, при приложенных нагрузках центр тяжести нагрузки стремится опуститься влево от вертикanьной линии, проходящей через центр поворота шарнира.

Bес нагрузки, находясь несколько эа центром вращения, служит для приведения детали 15 в положение хранения (вертикальное), не вызывая необходймости в различного рода защелках. Если требуется перевести деталь 15 в горизонтальное положение, оператор должен первоначально отклонить ее центр тяжести. Поэтому необходимо, чтобы Уравновешивающая пружина, которая обычно стремится подталкивать кровать к стене, не вступала в действие до тех пор, пока не будет пройден этот начальный участок пути детали 15..

Для этого в шарнирном соединении предусмотрен начальный балансный угол. Линия 33 изображает балансное положение детали 15, в котором точка центра тяжести детали располагается в точке над шарнирной осью вращения пальца 3 и балансный угол является углом между линией 33 и вертикалью.

В обычных установках балансный угол

О может быть примерно 10

Так как балансный угол может из— мениться в зависимости от конструкции детали 15, однажды вычислeííîå угловое соотношение между кулачком 12 и подвижным кронштейном 2 затем соответственно регулируется во время производственного процесса. Таким образом, кулачок 12 сдвинут по фазе относительно детали 15 на угол, равный балансному углу. Кулачок 12 в первоначальном положении, или положении О, расположен относительно контакта троса 27 в то время, как деталь 15 находится в балансном положении 34. Установленная другим образом поверхность панели детали 15 опережает кулачок на балансный угол, и кулачок находится в нулевом положении, когда центр тяжести детали 15 располагается по вертикали над центРом вращения.

Если центр тяжести .детали 15 или другой нагрузки переместится, например, при добавлении тяжелого зеркала к декоративной панели, теорети" . чески необходимо изменить угловое соотношение между кулачком 12 и детагью 15 для того, чтобы отразить изменение в балансном угле. Однако для описываемой конструкции характерно то, что на практике можно отрегулировать относительно большое изменение положения эффективного центра тяжести нагруэ ки простой регулировкой гаек 22, которые, в кон еч н ом итоге, перемещают пружинный корпус вправо и влево, насколько это необходимо. При изменении веса детали 15 или нагрузки, для того, чтобы скомпенсировать это изменение, может быть изменен коэффициент

Упругости пружины. Поскольку это легко осуществить, такое шарнирное соединение может быть использовано в различных моделях кроватей, имеющих различные веса. А для непредусмотренных больших изменений веса кровати, например, вызванных добавлением зеркала или других принадлежностей, действие дополнительного веса может быть в достаточной степени скомпенсировано дополнительным

20 регулированием гаек 22.

На практике откидывающаяся деталь мебели 15 приводится в горизонтальное положение и после этого регулируется положение пружинного корпуса

25 для создания требуемого опускаемого веса. Это гарантирует, что деталь 15 (например, кровать) будет оставаться внизу, если ей требуется быть в рабочем положении. После этого она достаточно уравновешена во всем диапазоне, несмотря на то, что регулировка может привести к тому, что включение пружины будет происходить на несколько градусов до или после балансного положения. Такая незначительная перерегулировка не ухудшает уравновешивающей способности шарнирного соединения, но позволяет регулировку при широком разнообразии весов нагрузок и положений центров

40 тяжести.

Необходимо учитывать также то, что система рассчитана таким образом, что сила действия пружины уменьшается до нуля в положении щ балансного угла; дальнейшее движение детали 15 в положение хранения или вертикальное положение вызывает ослабление троса. Однако при откидывании детали 15 слабина выбирается, когда деталь приблизится к точке ее балансного положения, в зависимости от тонкости регулировки гаек 22.

В то время, как уравнение и процедура расчета, описанные выше,приводят к уравновешивающему шарнирному соединению, имеющему полную уравновешенность на всем пути перемещения детали 15 от балансного положения до горизонтального, на практике профиль кулачка может быть несколько изменен относительно профиля кулачка, рассчитанного для совершенного равно-, весия. Так, в предпочтительном варианте кулачок рассчитан таким образом, 9 чтобы полностью уравновешивать деталь в среднем угловом диапазоне, примерно от 20 до 65 . Однако o= точки 0 на кулачк (точка 32) примерно до 20 на кулачке может быть предусмотрен немного МрН ьший радиус чем тот, который требуется для совершенного равновесия. Это создает определенное преимущество, так как однажды выведенная из балансного положения деталь 15 сама начнет медленно опускаться,. но остановится, когда достигнет среднего участка полной уравновешенности. К тому же, когда деталь 15 поднимается в вертикальное положение, меньшая, чем это требуется уравновешенность в области от 0 до

20 поможет замедлить ускорение детали 15, вызванное перед этим движением подъема так, что ее движение замедлится и она ударится в стену.

Аналогично, примерно от 65 до конца кулачка соответственно, когда деталь 15 находится в горизонтальном или около него положении, может снова потребоваться обеспечение небольшого уменьшения радиуса для того, чтобы создать немного меньшую, чем полную, уравновешивающую силу. Это позволяет обеспечить гарантированное удержание . детали 15 в горизонтальном положении.

;Необходимо иметь в виду, что зти . а области углов только приблизительные и при необходимости могут быть изменены.

Величина, на которую может быть уменьшен радиус в этих областях, может из мен ят ься в соответствии с требуемым действием эффектов, отмечен ных выше.

Хотя это небольшое уменьшение радиуса кулачка в двух зонах теоретически влияет на длину окружности кулачка, на практике необходимые уменьшения радиусов очень малы и установлено, что влияние изменения длины окружности незначительно, и, таким образом, процедура расчета упрощается.

Пример . Вариант изобретения изготовлен (см.чертежи) с кулачком, имеющим значения радиуса согласно следующей таблице.

Угол кулачка, Радиус; град. MM

0 63,3

10 66,0

20 66,5

30 66,0

40 62,0

50 62,0

60 58,5

70 54,1

80 49,8

Значения, приведенные выше, соответствуют модифицированной конструкции, в которой совершенная уравновешенность осуществляется в средней сблас ти,. а меньшая, чем с овершенная уравновешенность,. создается, когда откидывающаяся деталь мебели находится вблизи своих гориэанталького и вертикального положений цля того„ч :обы облегчить вращение цетали, как было описано выше. Углы в приведенной выше таблице соответствуют угловым положениям кулачка, причем точка 0 соответствует точке

32 касания. На кулачке. В этом римере взят десятиградусный балансный угол детали 15. Не было вычислено значение для 90 -го положения кулачка,так как 80 -е положение кулачка соответствует горизонтальному положению детали 15.

Изобретение позволяет значительно улучшить условия эксплуатации шарнирного соецинения, повышает его компактность, исключает необходимость устаноьки дополнительных компенсационных пружин.

Формула изобретения

1. Шарнирное соединение для откидывающихся деталей мебели, содержащее неподвижный кронштейн и связанный с ним шарнирно подвижный кронштейн для соединения с откидывающейся деталью, которые соединены между собой при помощи троса и пружины с предварительным регулируемыи усилием, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения условий его экс, оно снабжечо кулачком, закрепленным на одном из указанных кронштейнов, один конец пружины непосредственно связан с кронштейном„ на котором установлен кулачок, а другой конец пружины связан при помощи троса. с другим кронштейном, при этом рабочая поверхность кулачка„. взаимодействующая с тросом, ограничена радиусами различной величины, меньший из которых обращен к крон=. тейну, На котором закреплен кула ок, а больший к другому кронштейну.

2. Шарнирное соединение по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кулачок закреплен на подвижном кронштейне, а конец пружины непосредственно связан с неподвижным кронштейном.

3. Шарнирное соединение по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кулачок закреплен на неподвижном кронштейне, а конец пружины Hpпосредственно соединен с подвижным кронштейном.

4.Шарнирное соединение пс пп.1-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что рабочая EioHBpxHQ ть кулачка выполнена по переменному радиусу определяемому иэ следующего соотношения: и $q Qp.scend., х

733522

12 где r

Г радиус профиля кулачка в определяемой точке; деформация пружины; жесткость пружины; вес подвижной части соединения; расстояние от центра тяжести подвижной части до центра ее вращения;

Ц. — угол отклонения центра тяжести подвижной части от вертикали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 710157, rp.9 кл.4, 1931.

7335g2

Фиг,У фиг 5 фиг 4Составитель Г. Абрамов

Редактор С.Головенко Техред Ж.Костелевич Корректор В.Синицкая

Заказ 1763/49 Тираж 1095 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

rro делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óærîðoä, ул.Проектная,4