ПРУЖИННЫЙ МЕХАНИЗМ КРУЧЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F16F13/00 F16F1/14 F16F1/48 

Техническое решение относится к машиностроению и пригодно к использованию в качестве упругого элемента в устройствах, работающих с реверсом. Такими устройствами могут быть: механизм возврата в исходное положение двери, которая открывается в две стороны [1], механизм возврата в исходное положение сидения или спинки стула [2] и так далее.

Уровень техники
В пружине кручения двухстороннего действия [3] упругий элемент выполнен в виде двух пружин, которые имеют разные направления навивки и расположены коаксиально. Пружины размещены между двумя муфтами. Концы пружин соединены с ведомой муфтой, а в ведущей муфте выполнены опорные поверхности для противоположных концов пружин. Эти опорные поверхности ориентированы в сторону закручивания этих концов пружин.

Данное техническое решение принято за прототип.

Недостатком этого технического решения является наличие двух разнонаправленных пружин кручения, что усложняет конструкцию.

Сущность изобретения
Задачей, решаемой предложенным устройством, является упрощение конструкции путем использования одной пружины кручения.

В пружинном механизме кручения пружина кручения размещена между двумя муфтами, причем на первой из них имеется опорная поверхность для соответствующего конца пружины. Эта опорная поверхность ориентирована в направлении закручивания данного конца пружины. По изобретению вторая муфта снабжена опорной поверхностью для второго конца пружины, которая ориентирована в направлении его закручивания. Муфты установлены с возможностью однонаправленного вращения в корпусе и на оси. Взаимодействие муфт с осью и корпусом реализовано в тангенциальном (касательном) направлении и ограничивает направления возможного вращения муфт. Муфты имеют возможность поворачиваться относительно корпуса в направлении закручивания взаимодействующих с ними концов пружины и имеют возможность поворачиваться относительно оси в направлении закручивания противоположных концов пружины. Взаимодействие муфт с осью реализовано в направлении закручивания соответствующих (взаимодействующих с муфтами) концов пружины через образованные на оси опорные поверхности и упоры, которые выполнены на муфтах. Взаимодействие муфт с корпусом реализовано в направлении закручивания противоположных концов пружин через образованные на муфтах опорные поверхности и упоры, которые выполнены на корпусе.

Упоры на муфтах реализованы в виде закрепленных на них радиальных штифтов, которые соединены с муфтами и расположены в пазах, выполненных в оси. В этих пазах имеются опорные поверхности для взаимодействия со штифтами муфт. Упоры на корпусе исполнены в виде радиальных штифтов, которые соединены с корпусом и расположены в пазах, которые выполнены в соответствующих муфтах и в оси. В пазах муфт есть опорные поверхности для контакта с этими штифтами, а в пазах оси опорных поверхностей нет, и ось не имеет возможности взаимодействия со штифтами, которые соединены с корпусом.

Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение будет подробно рассмотрено на примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- фиг. 1 изображает общий вид пружинного механизма кручения для двери двухстороннего действия с местным разрезом;
- фиг.2 - разрез по II-II фиг. 1;
- фиг.3 - сечение по III-III фиг.1 в увеличенном масштабе;
- фиг.4 - сечение по IV-IV фиг. 1;
- фиг.5 - сечение по V-V фиг. 1;
- фиг.6 - сечение по VI-VI фиг.1 в увеличенном масштабе;
- фиг. 7 - изображает общий вид пружинного механизма кручения с местным разрезом;
- фиг.8 - вид по стрелке VIII-VIII на пружину кручения;
- фиг.9 - сечение по IХ-IХ фиг.7;
- фиг.10 - сечение по Х-Х фиг.7;
- фиг.11 - сечение по ХI-ХI фиг.7;
- фиг.12 - сечение по XII-XII фиг.7;
- фиг.13 изображает возможные зависимости момента сопротивления пружины от угла поворота для рассматриваемых механизмов;
- фиг.14 иллюстрирует возможное начальное положение концов пружины;
- фиг.15 - возможное начальное положение концов пружины;
- фиг.16 - возможное начальное положение концов пружины.

Способ осуществления изобретения
На фиг.1-16 представлены лучшие варианты осуществления изобретения.

Пружинный механизм кручения (фиг.1-6) содержит дверь 1, которая закреплена на валу 2. Вал опирается на подшипник скольжения 3, установленный в корпусе 4, который закреплен в дверном проеме 5 и является осью вращения для вала 2. Дверь 1 может вращаться из исходного положения в обоих направлениях по стрелкам 7 и 8 (фиг.2). Ограничение угла поворота двери 1 реализуется с помощью специальных упоров, которые на фиг.1-6 не показаны.

Вал 2 соединен с осью 11 (фиг.1, 2), которая также установлена в корпусе 4 через имеющие возможность вращения муфты 12, 13 (фиг.3-5). Между муфтами 12, 13 на оси 11 размещена пружина кручения 14, которая своими концами 14а и 14в взаимодействует с опорными поверхностями 12а и 13а (фиг.4, 5). Оси концов 14а и 14в пружины расположены в плоскостях, перпендикулярных оси их вращения. Опорные поверхности 12а и 13а образованы на муфтах 12, 13 и ориентированы в направлении закручивания соответствующих концов 14а и 14в пружины 14 (по стрелкам 8 и 7 соответственно).

Ось 11 посредством опорной поверхности 11а (фиг.3) взаимодействует с упором 12в муфты 12 в направлении закручивания конца 14а пружины 14 (по стрелке 8). Ось 11 посредством опорной поверхности 11в (фиг.6) взаимодействует с упором 13в муфты 13 в направлении закручивания конца 14в пружины 14 (по стрелке 7). Таким образом, взаимодействие оси с муфтами имеет место в тангенциальном (касательном относительно оси) направлении, то есть в плоскостях, параллельных плоскостям вращения концов пружины в стороны закручивания этих концов.

Муфта 12 посредством опорной поверхности 12с (фиг.3) взаимодействует с упором 4а корпуса 4 в направлении закручивания конца 14в пружины 14 (по стрелке 7). Муфта 13 посредством опорной поверхности 13с (фиг.6) взаимодействует с упором 4в корпуса 4 в направлении закручивания конца 14а пружины 14 (по стрелке 8).

Пружинный механизм кручения двухстороннего действия (фиг.7-12) содержит корпус 21, в котором с возможностью вращения установлены ось 22, муфты 23, 24 и пружина кручения 25. Вал 26, к которому крепится поворачивающийся в обоих направлениях объект (на фиг.7-12 не показан), соединен с осью 22 с помощью болта 27. Пружина 25 расположена между муфтами 23, 24 и взаимодействует своими концами 25а и 25в с опорными поверхностями, которые образованы на муфтах 23, 24 и ориентированы в направлениях закручивания соответствующих концов, которые показаны стрелками 28, 29 (фиг.8).

Ось 22 (фиг.10) посредством опорной поверхности 22а, которая образована в пазу 22в, взаимодействует со штифтом 31, который скреплен с муфтой 23 и выполняет функцию упора, ориентированного в направлении закручивания конца 25а пружины 25 (по стрелке 28). Ось 22 (фиг.11) посредством опорной поверхности 22с, которая образована в пазу 22d, взаимодействует со штифтом 32, который скреплен с муфтой 24 и выполняет функцию упора, ориентированного в направлении закручивания конца 25в пружины 25 (по стрелке 29).

Муфта 23 (фиг.9) с помощью опорной поверхности 23а, которая образована в пазу 23в, взаимодействует со штифтом 33, который скреплен с корпусом 21 и используется в качестве упора, ориентированного в направлении закручивания конца 25в пружины (по стрелке 29). Муфта 24 (фиг.12) с помощью опорной поверхности 24а, которая образована в пазу 24в, взаимодействует со штифтом 34, который скреплен с корпусом 21 и используется в качестве упора, ориентированного в направлении закручивания конца 25а пружины (по стрелке 28). На оси 22 имеются пазы 36, 37, которые обеспечивают свободное вращение оси 22 относительно корпуса 26 в рамках его возможного угла поворота.

Работа механизма
Во время работы механизма (фиг.1-6) дверь 1 может поворачиваться из исходного положения в обе стороны на 90^o (фиг.2). При повороте двери 1 из исходного положения по стрелке 8 вал 2 передает движение оси 11 (фиг.1, 3). Опорная поверхность 11а взаимодействует с упором 12в и передает вращение по стрелке 8 муфте 12, которая своей опорной поверхностью 12а закручивает конец 14а пружины 14 (фиг. 4). Муфта 12 имеет возможность свободно вращаться в направлении стрелки 8 относительно корпуса 4 из исходного положения (фиг.3). Муфта 13 взаимодействует своей опорной поверхностью 13с с упором 4а и не имеет возможности вращаться относительно корпуса 4 в направлении стрелки 8 (фиг. 6). Опорная поверхность 13а удерживает конец 14в пружины 14 (фиг.5). Ось 11 может свободно вращаться относительно муфты 13 в направлении стрелки 8 (фиг.6). Таким образом, на дверь 1 действует момент закручивания пружины, который стремиться повернуть ее в исходное положение (фиг.13).

При повороте двери 1 из исходного положения по стрелке 7 вал 2 передает движение оси 11. Опорная поверхность 11в (фиг.6) взаимодействует с упором 13в и передает вращение по стрелке 7 муфте13, которая своей опорной поверхностью 13а закручивает конец 14в пружины 14 (фиг.5). Муфта 13 имеет возможность свободно вращаться в направлении стрелки 7 относительно корпуса 4 из исходного положения (фиг.6). Муфта 12 взаимодействует своей опорной поверхностью 12с с упором 4а и не имеет возможности вращаться относительно корпуса 4 в направлении стрелки 7 (фиг.3). Опорная поверхность 12а удерживает конец 14а пружины 14 (фиг.4). Ось 11 может свободно вращаться относительно муфты 13 в направлении стрелки 7 (фиг.3). Таким образом, на дверь 1 действует момент закручивания пружины, который стремиться повернуть ее в исходное положение (фиг. 13). Если в свободном состоянии концы пружины 14 ориентированы таким образом, что для того, чтобы установить их между муфтами, пружину надо закрутить на некоторый угол е (фиг.14), то зависимость момента сопротивления пружинного механизма соответствует линии 36 (фиг.13). Если в свободном состоянии концы пружины 14 ориентированы таким образом, что для того, чтобы установить их между муфтами, пружину не надо закручивать (фиг.15), то зависимость момента сопротивления пружинного механизма соответствует линии 37 (фиг.13). Если в свободном состоянии концы пружины 14 ориентированы таким образом, что при установке пружины между ее концами и опорными поверхностями муфт образуется некоторый угловой зазор е1 (фиг.16), то зависимость момента сопротивления пружинного механизма соответствует линии 38 (фиг.13).

Во время работы механизма, представленного на фиг.7-12, вал 26 (фиг.7) может поворачиваться из исходного положения в обе стороны (по стрелкам 28, 29) на некоторый угол (фиг.8). При повороте вала 26 из исходного положения по стрелке 28 соединенная с ним ось 22 передает движение муфте 23 (фиг.10), которая закручивает конец 25а пружины 25 (фиг.8). Муфта 23 имеет возможность свободно вращаться в направлении стрелки 28 относительно корпуса 21 из исходного положения (фиг.9). При этом муфта 24 и конец 25в пружины 25 неподвижны относительно корпуса 21 (фиг.12).

При повороте вала 26 из исходного положения по стрелке 29 соединенная с ним ось 22 передает движение муфте 24 (фиг.11), которая закручивает конец 25в пружины 25 (фиг.8). Муфта 24 имеет возможность свободно вращаться в направлении стрелки 29 относительно корпуса 21 из исходного положения (фиг. 12). При этом муфта 23 и конец 25а пружины 25 неподвижны относительно корпуса 21 (фиг.9).

Список литературы
1. Патент США 3510984, кл. 49-326.

2. Патент США 5024485, кл. 297-312.

3. Авторское свидетельство СССР 1335743, кл. F 16 F 1/14.

Изобретение относится к машиностроению. Сущность изобретения заключается в том, что в пружинном механизме кручения пружина кручения размещена между двумя муфтами, которые снабжены опорными поверхностями, предназначенными для взаимодействующих с ними концов пружины. Данные опорные поверхности ориентированы в направлениях закручивания этих концов. Муфты установлены с возможностью однонаправленного вращения в корпусе и на оси. Взаимодействие муфт с осью и корпусом реализовано в тангенциальном направлении и ограничивает направление возможного вращения муфт. Муфты имеют возможность вращения относительно корпуса в сторону закручивания взаимодействующих с ними концов пружины и имеют возможность вращения относительно оси в сторону закручивания противоположных концов пружины. Взаимодействие муфт с осью реализовано в направлении закручивания соответствующих концов пружины через образованные на оси опорные поверхности и упоры, которые выполнены на муфтах. Взаимодействие муфт с корпусом реализовано в направлении закручивания противоположных концов пружин через образованные в муфтах опорные поверхности и упоры, которые выполнены на корпусе. Техническим результатом является упрощение конструкций. 1 з.п.ф-лы, 16 ил.

1. Пружинный механизм кручения, содержащий пружину кручения, расположенную между двумя муфтами, одна из которых имеет опорную поверхность для взаимодействия с соответствующим концом пружины в направлении его закручивания, отличающийся тем, что на второй муфте образована опорная поверхность для взаимодействия со вторым концом пружины в направлении его закручивания, муфты установлены с возможностью однонаправленного вращения в корпусе и на оси, что обеспечивается выполненными на оси опорными поверхностями и упорами, имеющимися на муфтах, а также опорными поверхностями, образованными на муфтах, и упорами, выполненными на корпусе, причем опорные поверхности на оси и упоры на муфтах взаимодействуют в сторону закручивания взаимодействующих с данными муфтами концов пружины, а опорные поверхности на муфтах и упоры на корпусе взаимодействуют в сторону закручивания не взаимодействующих с данными муфтами концов пружины.2. Пружинный механизм кручения по п.1, отличающийся тем, что упоры на корпусе выполнены в виде соединенных с ним радиальных штифтов, упоры на муфтах выполнены в виде соединенных с ними радиальных штифтов, опорные поверхности на оси имеют вид части выполненных на оси радиальных пазов, опорные поверхности на муфтах имеют вид части выполненных на них радиальных пазов, а на оси, в зонах расположения соединенных с корпусом штифтов, имеются радиальные пазы, угловой размер которых превышает суммарно возможный угол поворота оси.