CZ293184B6 - Složený konstrukční prvek - Google Patents

Abstract

Složený konstrukční prvek, sestává alespoň ze dvou miskovitě nebo plošně uspořádaných dílů, které jsou navzájem spojitelné pomocí skrytých spojovacích míst. Tyto díly jsou vyrobeny z materiálů s rozdílným součinitelem tepelné roztažnosti a podle vynálezu jsou mezi jednotlivými díly (2, 12, 22, 22') v oblasti spojovacích míst provedeny elastické profilové prvky (17a).ŕ

Description

Vynález se týká složeného konstrukčního prvku, složeného nejméně ze dvou miskovitých nebo plošně vytvořených dílů, spojených pomocí skrytých spojovacích míst, přičemž tyto díly jsou vyrobeny z materiálů rozdílné tepelné roztažnosti.

Dosavadní stav techniky

Konstrukční prvky tohoto typu se používají především pro různé automobilové součástky, ale také v jiných oblastech techniky. Obvykle jsou tvořeny kombinací kovu a plastické hmoty. Použití kovu a plastické hmoty v jednom konstrukčním prvku, které se označuje jako hybridní, nabízí tu výhodu, že lze cíleně využívat přednosti rozdílných materiálů a navzájem je kombinovat. Přitom jsou především velkoplošné, předem vytvarované kovové díly vloženy do vstřikovacího stroje a spojitě obstříknuty plastickou hmotou, přičemž předností této technologie je především úspora výrobních a následujících montážních kroků. Struktury plastické hmoty, nastříkané na kovový díl, jsou často opatřeny vyztužovacími žebry, které zvyšují stabilitu a pružnost kovového dílu pod rozdílnými zatíženími, neboť mohou dobře přenášet a rozkládat síly působící v konstrukčním prvku.

Tvarový styk jednotlivých dílů nebo součástí se obvykle provádí pomocí spojovacího tělesa. Podle spisu EP 0 370 342 B1 je navrženo miskovité těleso, provedené z hlubokotažného ocelového plechu nebo z plátu plastické hmoty s vloženou matricí ze skelného vlákna, s vyztužovacími žebry z nastříkané plastické hmoty, přičemž spojení s tělesem je provedeno na skrytých spojovacích místech přes vybrání vytvořená v tělese. Takovéto spojovací těleso může tvořit například podélný nosník podvozku motorového vozidla.

Ze spisu EP 0 414 878 B1 jsou známy automobilové dveře, které jsou tvořeny kovovou deskou, na níž je uspořádán díl z plastické hmoty s vyztužovacími žebry. Tento spojovací materiál tvoří pak prvek vnitřní struktury automobilových dveří.

Ve spisu EP 0 672 576 B1 je popsána konstrukční jednotka pro oblast čelní stěny a oblast kokpitu osobního automobilu, zamontovaná do karoserie motorového vozidla, kde je tato konstrukční jednotka vytvořena za dvou spojovacích dílů, které jsou rovněž provedeny z hlubokotažného plechu a na něm nastříknuté plastické hmoty. Plechové části jsou vytvořeny podle příslušného zatížení a opatřeny vyvrtanými otvory, vybráními apod. pro ukotvení do nastříknuté plastické hmoty na plechu. Plastická hmota tvoří výztužné žebrování plechových částí a upíná též jiné přídavné části.

Vedle výše uvedených výhod mají však spojovací tělesa z kovu a plastické hmoty rovněž nevýhody. Jedna z těchto nevýhod je založena na různé roztažnosti použitých materiálů. Tento fakt může vést k abnormálně vysokým nárokům na materiál z důvodu proměnlivých teplot, jimž jsou pochopitelně vystaveny i konstrukční prvky v motorových vozidlech, což negativně ovlivňuje životnost takovýchto spojovacích těles. Při výrobě spojovacích těles s nastříknutými částmi je navíc třeba vzít v úvahu fakt, že na příslušný konstrukční prvek, obvykle plechový, s nastříknutou plastickou hmotou jsou kladeny zvlášť vysoké požadavky ohledně přesnosti.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje předložený vynález, jehož úkol spočívá ve vytvoření takového složeného konstrukčního prvku, u něhož jsou vyrovnány rozměrové tolerance vzhledem k tepelné roztažnosti, přičemž přes spojovací místa jednotlivých dílů mohou být kompenzovány rozdíly v tepelné roztažnosti jednotlivých dílů a tak zároveň vyrovnány výrobní tolerance.

S výhodou jsou podle vynálezu na místech vzájemného zajištění jednotlivých dílů vytvořeny elastické profilové prvky, které vytvářejí pružící účinek v této oblasti při zatížení, ať už v důsled10 ku odpovídajícího vnějšího zatížení nebo při zatížení v důsledku změny teplot.

Konstrukční prvky podle vynálezu pak mohou nalézt zvláště výhodné použití jako komponenty nebo prvky motorového vozidla.

Tento úkol je vyřešen složeným konstrukčním prvkem podle vynálezu, sestávajícím alespoň ze dvou miskovitě nebo plošně uspořádaných dílů, které jsou navzájem spojitelné pomocí skrytých spojovacích míst, přičemž tyto díly jsou vyrobeny z materiálů s rozdílným součinitelem tepelné roztažnosti a podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi jednotlivými díly jsou v oblasti spojovacích míst provedeny elastické profilové prvky.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde jsou skrytá spojovací místa jsou tvořena skrytými spojovacími prvky provedenými na jednom z dílů a vybráními apod., provedenými na druhém dílu a uspořádanými pro nasazení na spojovací prvky.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde jeden díl je v oblasti svých hran nebo okrajů, které jsou ve styku s dalším dílem, opatřen dalšími elastickými profilovými prvky obklopujícími oblasti hran nebo okrajů.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde elastické profilové prvky jsou na příslušném 30 dílu nastříknuty.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde díl se skrytými spojovacími prvky je vytvořen vstřikováním z plastické hmoty a je s výhodou opatřen vyztužovacími žebry.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde díl opatřený vybráními je proveden jako zesilovací, je vyroben z ocelového plechu a opatřen elastickými profilovými prvky.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde kromě dvou dílů je použit třetí díl, zejména vyrobený z plastické hmoty vstřikováním.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde třetí díl je odděleným konstrukčním prvkem spojeným s ostatními díly pomocí skrytých spojovacích prvků prvního dílu a mezi prvním a třetím dílem je uspořádán druhý díl vytvořený jako zesilovací.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde alespoň jeden z dílů je miskovitého tvaru a je opatřen hladkým vnějším povrchem.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde díl vytvořený jako zesilovací je opatřen okrajem, který je zahnutý, je zvnějšku překryt okrajem jednoho z dalších dílů a je pomocí do 50 sebe zapadajících zaskakovacích míst na překrývajících se okrajích zajištěn proti vyhnutí směrem ven.

Výhodné je též takové vynálezecké provedení, kde zaskakovací místa jsou rovněž opatřena elastickými profilovými prvky.

-2CZ 293184 B6

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech jsou zobrazena možná vynálezecká provedení složeného konstrukčního prvku, přičemž:

obr. laje perspektivním pohledem najeden díl provedení konstrukčního prvku podle vynálezu, kde je konstrukční prvek složen ze tří jednotlivých dílů, obr. lb je pohledem na druhou stranu konstrukčního prvku z obrázku la, obr. 2a až 2c je perspektivním a od sebe posunutým zobrazením tří jednotlivých dílů konstrukčního prvku z obr. la, obr. 2d znázorňuje další formu provedení jednoho z dílů, obr. 3a je podélným řezem konstrukčním prvkem podél šrafované linie 3a-3a na obr. la, obr. 3b je příčným řezem konstrukčním prvkem, zobrazeným na obr. la, podél linie 3b-3b, obr. 4 je příčným řezem konstrukčním prvkem opatřeným jednotlivým dílem, obr. 5a a 5b znázorňují dva jednotlivé díly s další variantou provedení, vždy v perspektivním pohledu, obr. 6a představuje detail X z obr. 5 při pohledu z vnitřní strany tohoto dílu ve dvou variantách zobrazení a obr. 6b je detailem Y z obr. 5b.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. la a lb znázorněné, ze tří dílů sestávající provedení složeného konstrukčního prvku 1 je otevřenou konstrukcí, která může nalézt použití například u podélného nosníku podvozku nebo u dveřního nosníku osobního motorového vozidla. Přitom je zobrazena jedna z koncových oblastí konstrukčního prvku 1. Jeden díl 2 konstrukčního prvku 1 je základním horním dílem 2 a je proveden z plastické hmoty a je znázorněn na obr. 2a. Další díl 12, provedený jako zesilovací, je zobrazen na obr. 2b a je vytvořen ze zahnutého ocelového plechu. Další je proveden jako spodní díl 22 část, je zobrazen na obr. 2c a je proveden opět z plastické hmoty. Je třeba uvést, že označení homí díl 2 nebo spodní díl 22 nevypovídají nic o skutečné poloze těchto součástí ve složeném konstrukčním prvku L tato označení slouží pouze k jejich rozlišení.

Homí díl 2 je vyroben vstřikováním a jeho provedení bude blíže popsáno pomocí obr. 2a. Zahrnuje základní desku 3, jejíž vnější povrch je proveden jako hladký a rovný. Základní deska 3 je na svých podélných stranách ohraničována rámovými díly 4a a má na svém zobrazeném konci koncový díl 4b, který je zde zobrazen jako kvádr a přesahuje rámové díly 4a.

Na vnitřní straně jsou na horním dílu 2 vytvořena vyztužovací žebra 5a, 5b. Vyztužovací žebra 5a. která probíhají pravoúhle k a mezi rámovými díly 4a, rozdělují vnitřní stranu do stejně velkých úseků, z nichž je na obrázcích kompletně zobrazen pouze jeden, a v nichž vyztužovací žebra 5b probíhají hvězdicovitě vycházejíce z rámových dílů 4a směrem ke středové oblasti. Zde končí vyztužovací žebra 5b na spojovacím prvku 6, který je proveden jako válcové duté těleso o potřebné výšce, která odpovídá výšce koncové části 4b. Spojovací prvek 6 má patní část 6a,

-3CZ 293184 B6 která tvoří spolu s krátkými vybráními 5c na vyztužovacích žebrech 5b úložné místo pro profilový prvek 17a, který bude dále popsán.

Obr. 2b znázorňuje druhou část konstrukčního prvku 1, a to díl 12, provedený jako zesilovací plechový díl, který je tvořen rovnou plechovou deskou 13, která na jedné ze svých podélných stran má pravoúhle zahnutý okraj 14. U tohoto příkladu provedení je z hlediska dimenzování tento díl 12 proveden tak, že jeho šířka odpovídá šířce horní části základního horního dílu 2, jeho délka je přizpůsobena délce horní části základního horního dílu 2. Zesilovací díl 12 je určen k tomu, aby byl pomocí spojovacích prvků 6 spojen s horním dílem 2, a má proto v odpovídajíio cích odstupech vybrání 16. Průměr vybrání 16 je větší než vnější průměr spojovacích prvků 6.

Takto zbývající meziprostor je vyplněn již zmíněným elastickým profilovým prvkem 17a. Rovněž okrajové hrany zesilovacího dílu 12, který je v kontaktu s horním dílem 2 a popřípadě i s dalším, ještě nepopsaným spodním dílem 22, jsou zapuštěné do elastických profilových prvků 17b ve formě lišt, které obklopují hrany či okraje 14.

Oboustranné nanášení elastického materiálu na profilové prvky 17a, 17b probíhá zejména vstřikováním, takže se potřebným transportem materiálu během tohoto postupu vytvoří jak na spodní, tak na vrchní straně dílu 12 spojovací můstky 18a. 18b. které však nemají žádnou další funkci. K uložení spojovacích můstků 18a jsou ve vyztužovacích žebrech 5a uspořádány 20 prohlubně 5d. Profilové prvky 17a. 17b a s nimi i spojovací můstky 18a. 18b jsou vyrobeny z materiálu zpracovatelného vstřikováním, který je po ztvrdnutí elastický, například z polyuretanu. Vhodné jsou i jiné elastické plastické hmoty stejně jako gumové směsi, které lze zpracovat vstřikováním.

Třetí díl, z nějž je tvořen konstrukční prvek 1, je spodní díl 22, tvořený plastickou hmotou, která u tohoto příkladu provedení má otevřenou konstrukci. Spodní díl 22 z plastické hmoty 22 může být zhotoven vstřikováním nebo může být rovněž vyroben nastříkáním obou vzájemně již spojených dílů 2 a 12.

U zobrazeného příkladu provedení je spodní díl 22 oddělen a vyrobený vstřikováním. Skládá se z rámových dílů 22a, 22b a je jinak proveden téměř totožně jako základní horní díl 2. Spodní díl 22 je proto opatřen vyztužovacími žebry 25b, která odpovídají vyztužovacím žebrům 5b horního dílu 2, a vyztužovacími žebry 25b. probíhajícími paprskovitě mezi sousedními vyztužovacími žebry 25a. Tato končí ve válcovém spojovacím dílu 26. jehož vnitřní průměr odpovídá vnějšímu 35 průměru spojovacího prvku 6 horního dílu 2.1 zde je spojovací část 26 spolu s krátkými vybráními 25c utvořena tak, že je dán prostor k uložení profilového prvku 17a.

Ke spojení tří dílů 2, 12 a 22 v jeden celek, v konstrukční prvek 1, se zesilovací díl 12 prostřednictvím svých vybrání 16 a následně spodní díl 22 se svými spojovacími díly 26 nasadí na 40 spojovací prvky 6 horního dílu 2.

Profilové lišty 17b, obklopující okrajové hrany zesilovacího dílu 12, přitom elasticky podpírají díly 2, 22 provedené z plastické hmoty oproti plechovému zesilovacímu dílu 12. uloženému uprostřed.

Řezy na obr. 3a a 3b ukazují složený konstrukční prvek 1 a zvláště stanovení resp. umístění profilových prvků 17a. 17b.

Pevné připojení spodního dílu 22 k hornímu dílu 2 se může realizovat prostřednictvím zde 50 nezobrazených západkových spojení, lepení, přivaření apod. Spojení lze, jak už bylo zmíněno, realizovat rovněž nastříkáním spodního dílu 22.

Podstatné u vynálezu je, aby byl vytvořen složený konstrukční prvek 1 vhodný pro mnohoúčelové použití, jehož jednotlivé části mohou být vyrobeny z různých materiálů, což je spojeno

-4CZ 293184 B6 s výhodami pro celkovou hmotnost složeného konstrukčního prvku, a rovněž zaručuje žádoucí pevnost a životnost, přičemž rozdílná tepelná roztažnost použitých materiálů může tak být kompenzována. Díky použití elastických profilových prvků je totiž dán k dispozici dostatečný prostor pro různou tepelnou roztažnost materiálů. Zároveň mohou být rovněž vyrovnány výrobní tolerance jednotlivých dílů. Kromě toho mohou profilové prvky plnit i izolační funkci. U složených konstrukčních prvků v souladu s vynálezem dále existuje možnost vytvořit horní díl 22 s hladkým povrchem, přičemž může být zajištěno, že síla stěny je v této oblasti konstantní.

Jako materiál pro oba díly 2, 22 přicházejí v úvahu v zásadě všechny známé termoplastické umělé látky a směsi látek, eventuálně se zesílenými vlákny. Tyto materiály mají obvykle větší tepelnou roztažnost než ocelový plech.

U druhé možné formy provedení je rovněž spodní díl 22' proveden jako uzavřený a opatřen hladkým povrchem. Obr. 2d ukazuje pouze vnější perspektivní pohled na spodní díl 22'. analogicky k zobrazení spodního dílu 22' z obr. 2c.

Oproti spodnímu dílu 22 je spodní díl 22' proveden s deskou 23' pokrývající rámové díly 22'a, 22’b a je zároveň přes rámový díl 22'b poněkud prodloužen, aby u složeného konstrukčního prvku 1 pokrýval i koncovou část 4b horního dílu 2. Obě další součásti konstrukčního prvku 1, a to horní díl 2 a zesilovací díl 12, mohou být provedeny tak, jak je to znázorněno na obr. 2a a 2b a výše popsáno. Také ostatní provedení spodního dílu 22' odpovídá spodnímu dílu 22. Řez znázorněný na obr. 4 ukazuje příčný řez složeným konstrukčním prvkem 1 v oblasti spojovacího prvku 6 s uzavřeně provedeným spodním dílem 22'. Shodně provedené díly jsou přitom opatřeny stejnými vztahovými značkami.

Aby se v každém případě zabránilo neúmyslnému ohnutí zesilovacího dílu 12 pod zátěží, mohou být podniknuta další opatření. Obr. 5a a 5b ukazují spolu s obr. 6a a 6b možnou formu provedení zajišťovacích, do sebe zapadajících např. zaskakovacích míst, působících mezi zesilovacím dílem 12 a spodním dílem 22. Tato zaskakovací místa jsou vytvořena v pravidelných odstupech, přičemž na ob. 5a a 5b je znázorněno jen jedno. Obr. 6a a 6b přesněji zobrazují příslušná provedení.

Jak vyplývá z obr. 5b ve spojení s obr. 6b, je na rámovém dílu 22a spodního dílu 22 v oblasti jednoho vyztužovacího žebra 25b. probíhajícího od spojovacího dílu 26 pravoúhle krámovému dílu 22a, vytvarován rámový díl 22a poněkud směrem dovnitř, takže tam vznikne dovnitř přemístěná čelní část 27, která je vzdálená od opěrné části 28, vytvořené na okraji spodního dílu 22 a je s ní spojená pomocí spojovací patky 29. Tímto způsobem se vytvoří úložné místo pro v zásadě protilehle shodně utvořenou část na zesilovacím dílu 12.

Obr. 6a sestává ze dvou částí a zobrazuje příslušné uspořádání na zesilovacím dílu 12 zespoda a zevnitř, přičemž objasňuje v pravé části tohoto obrázku uspořádání v oblasti okraje 14 zesilovacího dílu 12. Prostřednictvím matricování a perforace jsou přitom na odpovídajících místech okraje 14 vytvořeny kotevní díly 19. Přitom je v pravé části obr. 6a ukázáno uspořádání okraje 14 a profilový prvek 17c je zobrazen pouze šrafovaně. Jak vyplývá z levé části obr. 6a, je kotevní díl 19 zapuštěn do materiálu profilového prvku 17c. Uspořádání profilového prvku 17c je takové, že je tento opatřen prohlubní 30, kterou profilový prvek 17c přesahuje spojovací patku 29 a sedí na ní. Je samozřejmé, že vytvoření profilového prvku 17c, které probíhá přednostně nastříknutím, je řešeno tak, že je na zajišťovacích zaskakovacích místech dosaženo optimální harmonizace. Spojovací můstky 18c z elastického materiálu profilového prvku 17c. zobrazené ještě v levé části obr. 6a, vznikají během výroby vstřikováním.

Díky vytvoření takovýchto zajišťovacích, do sebe zaskakovacích míst není jen účinně zabráněno neúmyslnému ohnutí zesilovacího dílu 12, nýbrž je i zde dbáno na to, aby díky elastickému profi

-5CZ 293184 B6 lového prvku mohly být vyrovnány různé tepelné roztažnosti. Přitom je významný především pružící účinek zajišťovacích zaskakovacích míst při zatížení vnější zátěží nebo termickou zátěží.

V souladu s vynálezem provedené složené konstrukční prvky nemusí zahrnovat tři části, mohou být též vytvořeny pouze dva ze zobrazených a popsaných částí nebo dílů, ovšem jeden z nich musí být zesilovací díl 12. Výše popsaná zajišťovací zaskakovací místa tak mohou být analogicky vytvořena na obou popsaných částech.

Složený konstrukční prvek 1 podle vynálezu může být kjiným konstrukčním prvkům připojen např. západkovým spojením nebo s nimi jinak spojen.

Elastické profilové prvky mohou být dále zhotovovány jako oddělené části a umístěny na jednotlivých částech spojovacího tělesa na předepsaných místech. Přitom může být dále materiál, tvořící elastické profilové prvky, u složeného horního dílu 2 a spodního dílu 22 nastříknut do odpovídajících dutých prostor. Jak již bylo uvedeno, přicházejí jako materiál pro profilové prvky v úvahu především polyuretan nebo guma, lze však použít i jiné pěnové hmoty nebo elastické plastické hmoty.

Claims (11)

1. Složený konstrukční prvek, sestávající alespoň ze dvou miskovitě nebo plošně uspořádaných dílů, které jsou navzájem spojitelné pomocí skrytých spojovacích míst, přičemž tyto díly jsou vyrobeny z materiálů s rozdílným součinitelem tepelné roztažnosti, vyznačující se tím, že mezi jednotlivými díly (2, 12, 22, 22') jsou v oblasti spojovacích míst provedeny elastické profilové prvky (17a).

2. Složený konstrukční prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že skrytá spojovací místa jsou tvořena skrytými spojovacími prvky (6) provedenými na jednom z dílů (2) a vybráními (16), provedenými na druhém dílu (12) a uspořádanými pro nasazení na spojovací prvky (6).

3. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoliv z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jeden díl (12) je v oblasti svých hran nebo okrajů (14), které jsou ve styku s dalším dílem (2), opatřen dalšími elastickými profilovými prvky (17b) obklopujícími oblasti hran nebo okrajů (14).

4. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že elastické profilové prvky (17a, 17b) jsou na příslušném dílu (12) vytvořeny nástřikem.

5. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že díl (2) se skiytými spojovacími prvky (6) je vytvořen vstřikováním z plastické hmoty aje s výhodou opatřen vyztužovacími žebry (5a, 5b).

-6CZ 293184 B6

6. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků laž 5, vyznačující se tím, že díl (12) opatřený vybráními (16) je proveden jako zesilovací, je vyroben z ocelového plechu a opatřen elastickými profilovými prvky (17a, 17b).

7. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků laž 6, vyznačující se tím, že kromě dvou dílů (2,12) je použit třetí díl (22), zejména vyrobený z plastické hmoty vstřikováním.

8. Složený konstrukční prvek podle nároku 7, vy zn ač u j í cí se tí m , že třetí díl (22) je odděleným konstrukčním prvkem spojeným s ostatními díly (2,12) pomocí skrytých spojovacích prvků (6) prvního dílu (2) a mezi prvním a třetím dílem (2, 22) je uspořádán druhý díl (12) vytvořený jako zesilovací.

9. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků laž 8, vyznačující se tím, že alespoň jeden z dílů (2,22) je miskovitého tvaru a je opatřen hladkým vnějším povrchem.

10. Složený konstrukční prvek podle kteréhokoli z nároků laž 9, vyznačující se tím, že díl (12), vytvořený jako zesilovací díl, je opatřen okrajem (14), který je zahnutý, je zvnějšku překryt okrajem jednoho z dalších dílů (2, 22) a je pomocí do sebe zapadajících zaskakovacích míst na překrývajících se okrajích zajištěn proti vyhnutí směrem ven.

11. Složený konstrukční prvek podle nároku 10, vyznačující se tím, že zaskakovací místa jsou rovněž opatřena elastickými profilovými prvky (17c).