CZ359897A3 - Způsob spojování konstrukčních prvků - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká především způsobu spojování podlouhlých konstrukčních prvků a zejména takového způsobu, který může být užit pro spojování takovýchto prvků v konstrukci a sestavách automobilových rámů nebo podvozků nebo jejich podsestav.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že různé konstrukční prvky pro automobily a další vozidla mohou být vyrobeny z hliníku a dalších slitin lehkých kovů. Do nedávná bylo největším důvodem pro výběr takovýchto materiálů při výrobě prvků jako jsou kryty a podlahy, docílení požadované hmotnosti. Značný rozvoj, který nyní probíhá, využívá hliník a další slitiny lehkých kovů v základní konstrukci automobilu. Automobilové podvozky nebo rámy zhotovené ze slitin lehkých kovů mají značně nižší hmotnost než ocelové rámy, které jsou určeny pro uspokojení různých požadavků bezpečnosti a odolnosti. Automobily využívající rámy z takovýchto slitin lehkých kovů mají

-- — zvýšenou - žáruvzdornost bez omezení vlastností, a když je. užitou slitinou hliníková slitina, jsou tyto mnohem snadněji recyklovatelné než ocelové automobilové rámy a vykazují zdokonalenou korozivzdornost.

Dále je známo, že prostorové rámy mohou být užity pro rozložení a absorbci sil vzniklých při srážce v běžném automobilovém provozu zrovna tak, jako pro absorbování a rozptýlení energie při rázu nebo přetočení a tím zvyšují

9999 ·♦ ··

99 ι · · « v ·« • · · · · « · •-9 9 9 9 9 9 9

9999 99 bezpečnost a ochranu cestujících. Prostorový rám je příhradová nosná konstrukce sestávající z nosníků a sloupků, které jsou spojeny na svých koncích dohromady. Tyto podlouhlé konstrukční prvky prostorového rámu, někdy uváděné jako příčníky, jsou navzájem spojeny pomocí mechanických prvků, jako jsou šrouby, nýty a čepy, pomocí svařování a lepení a pomocí kombinací uvedených způsobů. Dalším způsobem spojování příčníků prostorových rámů je užití samostatných spojovacích prvků nebo spojovacích členů, někdy uváděných jako uzly, do kterých jsou příčníky pevné usazeny. Příčníky jsou poté připevněny k uzlům některým ze známých spojovacích způsobů, popsaných výše.

Konstrukce prostorových rámů není omezena na užití u automobilů a dalších vozidel. Nájezdy a rámy podlah jsou dalšími příklady konstrukcí využívajících prostorových rámů. Konstrukce prostorových rámů není omezena pouze na užití prvků vyrobených z různých konkrétních typů materiálů. V konstrukcích prostorových rámů mohou být užity různé materiály včetně ocele, hliníku, dalších lehkých kovů a různých slitin. Přičemž, protože výhody spojené s konstrukcí prostorových rámů pro automobily jsou zřejmé a protože výhody spojené s užitím hliníku a dalších slitin lehkých kovů v konstrukci automobilů a rámů dalších vozidel jsou rovněž zřejmé, budou dále popsány prostorové rámy ze slitin lehkých kovů.

U.S. patent č. 4,618.163 Haslera a kolektiv, popisuje automobilový rámový podvozek, který je zhotoven z několika trubkovitých tyčí z lehkého kovu, které jsou navzájem spojeny spojovacími prvky, zhotovenými rovněž z lehkého kovu. Spojovací prvky automobilových rámů podle Haslera a kolektiv mohou být zhotoveny vstřikováním, litím nebo kováním a jsou opatřeny s přijímacími prvky pro spojení konců tyčí. Některé z těchto tyčí mohou být spojeny

Φ * φ »·» zasunutím jejich konců do vybrání ve spojovacích prvcích. Přičemž, alespoň u některých tyčí jsou jejich konce opatřeny vybráním nebo zářezem pro spojení s odpovídajícím vybráním na spojovacím prvku ve směru v podstatě normálném k jejich podélné ose. Jak Hasler a kolektiv uvádějí, toto je hlavní výhodou, protože když by všechny trubkovité členy byly propojeny pomocí zasunutí jejich konců do vybrání ve spojovacích prvcích, poslední prvky připojované k sestavě nebo podsestavě by mohly být připojeny pouze ohnutím nebo prohnutím konstrukce. Podélné rámové prvky podle Haslera a kolektiv jsou přichyceny ke spojovacím prvkům svařováním, pájením nebo tmelením, nebo užitím mechanických spojů jako jsou šrouby, nýty a čepy.

nýty nebo zatěžování

Většina spojů má vysoký místní tlak zrovna tak jako otvory pro čepy a nýty v příčnících a/nebo v otvorech pro lineárních vybráních pro čepy. Při opakovaném muže toto vysoké místní napětí způsobit zlom.

Výsledné tlakové nebo tahové účinky způsobené svařováním mohou rovněž působit na mez únavy nebo mez tahu. Navíc tahové a tlakové síly od některých spojů mohou být redukovány tepelným zpracováním v blízkosti svaru. Lepené, svařované nebo pájené spoje musí být bezpečné a kvalitní, aby se zabránilo poruše.

Dále, spojovací proces při výrobě prostorového rámu obsahuje několik dalších výrobních· postupů a kroků. Když jsou příčníky spojeny spojovacími prvky nebo nýty, což je nejčastější případ protože mezi dalšími řešeními umožňuje využít hladké příčníky, nýty musí být .vloženy nebo jinak zpracovány v samostatných pracovních operacích. Když jsou příčníky mechanicky přikládány k sobě nebo k uzlům pomocí šroubů nebo jiných svorníků, musí být, a pokud je to nutné i uzly, opatřeny odpovídajícími otvory. Popřípadě nebo dále mohou být výrobky a materiály účinně spojeny svařováním, *' * *

*· «»·* tl « * ♦ · · ·* · · « · ·> ·* pájením nebo lepením. Navíc, tolerance různých součástí, které mají být spojeny dohromady musí být přesná, aby otvory odpovídaly dalším otvorům nebo vybráním nebo aby mohly být jednotlivé povrchy spojeny svařováním, pájením nebo adhesivním lepením. Nakonec, prostorový rám musí být složen z několika samostatných kroků vyžadujících spojování jednotlivých příčníků nebo uzlů do podoby podsestav a spojování různých podsestav do podoby konečného prostorového rámu.

Podstata vynálezu

Z výše uvedených podlouhlé konstrukční dohromady bez potřeby důvodů je žádoucí, aby mohly být prvky prostorového rámu spojeny přesné tolerance ve spojích nebo nutnosti dalších výrobních kroků a postupů, jako je svařování, pájení nebo adhesivní lepení. Rovněž je žádoucí, aby podlouhlé konstrukční prvky prostorového rámu mohly být spojeny dohromady bez nutnosti oddělených výrobních operací pro zhotovení spojovacích členů nebo uzlů. Je rovněž žádoucí, aby podlouhlé konstrukční prvky prostorového rámu nebo jeho podsestavy mohly být spojeny dohromady najednou.

Předmětem nárokovaného vynálezu je provedení způsobu spojování podlouhlých konstrukčních prvků do podoby integrované konstrukce bez potřeby oddělených spojovacích členů nebo uzlů, vyráběných v další výrobní operaci. Dalším předmětem vynálezu je provedení způsobu, který může být užit při konstrukcí ze spojovaných podlouhlých, protlačovaných, trubkových konstrukčních prvků. Ještě dalším předmětem vynálezu je provedení takového způsobu, který odstraňuje nevýhody a omezení dosud známých způsobů, které požadují přesné tolerance nutné pro svařování, pájení, adhesivní lepení nebo další mechanické spojování konstrukčních prvků • * · · 9 · ··· * · I 9· » ♦ · · · «ί * * * • · * · * . ^r? · * ·« • · · » * · 4» · ί » · » * t -j · b · 1 9 · «μ· · · · ♦ · r« «» dohromady nebo ke spojovacím členům vynálezu je provedení způsobu konstrukčních prvků do podoby integrované konstrukce při současném odstranění nebezpečí deformace vznikající při svařování.

Ještě dalším předmětem spojování podlouhlých

Dalším předmětem tohoto vynálezu je provedení způsobu spojování několika podélných konstrukčních prvků do podoby prostorového rámu nebo podvozku pro automobily, nebo jeho podsestav. Ještě dalším předmětem tohoto vynálezu je provedení takového způsobu, který může být užit pro spojování takovýchto prvků najednou.

Další předměty a výhody tohoto z příkladného provedení znázorněného a z odpovídajícího popisu.

vynálezu budou zřejmě na přiložených obr.

Uvedený způsob je určen pro spojování podlouhlých konstrukčních prvků do podoby integrální konstrukce. Podle tohoto způsobu je vytvořena forma, která je přizpůsobena pro umístění několika podlouhlých konstrukčních prvků. Část z těchto podlouhlých konstrukčních prvků je umístěna do formy s přesnou tolerancí vzájemného nastavení a tekutý formovací materiál je přiváděn do formy. Tekutému formovacímu materiálu je umožněno ztuhnout nebo vytvrdnout okolo podélných konstrukčních prvků ve formě, čímž se ·· »· vytváří- integrální konstrukce-- sestávající z několika* podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou spojeny dohromady tvářenou složkou.

Rovněž je popsán způsob vytváření sestavy nebo podsestavy konstrukce prostorového rámu podle kterého je umístěno několik forem navzájem vůči sobě v prostoru tak, že formy jsou umístěny v bodech křížení a mezi několika podlouhlými konstrukčními prvky, když jsou uvedené prvky

umístěny do podoby sestavy nebo podsestavy. část z několika podlouhlých konstrukčních prvků je umístěna ve formách navzájem s přesnou tolerancí a tekutý tvářecí materiál je přiváděn do několika forem, kde tuhne nebo se vytvrzuje okolo podélných konstrukčních prvků ve formách, čímž dochází ke spojení částí podlouhlých konstrukčních prvků dohromady. Rovněž je popsán konstrukční rám, vytvořený tímto způsobem.

Pro další pochopení a objasnění vynálezu je znázorněno na výkresech několik provedení vynálezu a je uveden podrobný popis výhodných provedení. Přičemž není zamýšleno, aby byl vynález omezen na několik popsaných provedení nebo na užití ve spojení ze znázorněnými zařízeními. Různé úpravy jsou možné což je odborníkům v dané oblasti techniky, využívajícím tento vynález, zřejmé.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech jsou znázorněna příkladná provedení vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněn v axonometrickém pohledu prostorový rám automobilu, zhotovený podle výhodného provedení vynálezu.

Na obr. 1A je znázorněna ve zvětšeném měřítku forma- —» a dva konstrukční prvky prostorového rámu z obr. 1 v místě spojení konstrukčních prvků podle vynálezu.

Na obr. IB je znázorněna ve zvětšeném měřítku forma a dva konstrukční prvky prostorového rámu z obr. 1 v místě spojení konstrukčních prvků podle dalšího provedení vynálezu.

• · β » « « I • « «« ««;«· • « « » L ♦ 0 • · *· • i · · » * 0 * * ι» β ** ««·· « 0 ť « A * Á «0

Na obr. 2 je znázorněna v axonometrickém pohledu část dvou konstrukčních vynálezu.

prvků z obr. IA, spojených podle

Na obr. 3 je znázorněn příčný totožným s prvkem na obr. IB, uchycení podle vynálezu.

řez konstrukčním prvkem znázorňující provedení

Na obr. 4 je znázorněn příčný řez konstrukčním prvkem, znázorňující další možné provedení uchycení podle vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněna v pohledu ze shora část konstrukčního prvku, opatjřená několika provedeními úchytů, které mohou být spojeny podle vynálezu.

Na obr. 6 je znázorněn příčný řez částí trubkového konstrukčního prvku, opatřeného úchytem, kterým mohou být prvky spojeny podle vynálezu.

ena v axonometrickém pohledu část qpatřených úchyty, které mohou být edení vynálezu.

Na obr. 7 je znázorr dvou konstrukčních prvků spojeny podle dalšího prov rnén příčný řez částí trubkového eného na konci zátkou, který může , Na obr. 8 je . znázq konstrukčního prvku, opati být spojen řešením podle yynálezu rnén příčný řez částí trubkového eného na konci zátkou, který může podle vynálezu.

Na obr. 9 je znázq konstrukčního prvku, opatřp být spojen dalším řešením

Na obr. 10 je znázorněna v axonometrickém pohledu forma a dva konstrukční prvky znázorňující připojení jednoho z těchto prvků svým koncem k dalšímu, v místě mezi konci dalšího prvku, podle vynálezu.

• · »··« tt «» «» ·· * · • · * » • i · > I ·

Φί**.» · .i »« 9 * • « » » · »

Na obr. 11 je znázorněna v pohledu ze shora část formy a konstrukčních prvků z obr. 10.

Na obr. 12 je znázorněna v pohledu ze předu část formy a konstrukčních prvků z obr. 11.

Na obr. 13 je znázorněna v axonometrickém pohledu sestava nebo podsestava konstrukčních prvků, spojených podle vynálezu.

Na obr. 14 je znázorněna v axonometrickém pohledu část formovacího zařízení, které může být užito při zhotovování sestavy nebo podsestavy z obr. 13 podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Řešení podle vynálezu je vhodné pro spojování konstrukčních prvků zhotovených z různých materiálů, včetně slitin hliníku a slitin dalších lehkých kovů. Vynález může být rovněž využit při spojování konstrukčních prvků zhotovených z ocele a dalších materiálů. Dále, tvářecí materiály, užité podle výhodného provedení vynálezu obsahují hliník a slitiny hliníku. Přičemž mohou být využity slitiny z dalších lehkých kovů, termoplastů, kompozitních materiálů vyztužených vlákny a další známé tvářecí materiály. Nicméně, je uvažováno, že základní využití vynálezu je při konstrukci sestav a prostorových rámů, zhotovených z konstrukčních prvků nebo příčníků ze slitin hliníku, při využití tvářecích materiálů, které rovněž obsahují slitiny hliníku.

Slitiny hliníku především hliník s jedním nebo více legujícími prvky. Mezi legujícími prvky obvykle užívanými je skupina obsahující měď, železo, lithium, hořčík, mangan, ·« ·* · · • · « * ♦ · » < · * « » * 1W » » ♦ « » « i * • · « » t > t . *» ** « a ·· • * · · ·<« · · a » «» *» křemík a zinek. Tyto legující prvky jsou považovány za hlavní prvky pro tváření, protože slitiny, které obsahují jeden nebo více takovýchto prvků odvozují podstatné charakteristické vlastnosti od těchto prvků. Přestože jsou železo a křemík uvedeny v této skupině prvků tvořících vhodnou charakteristiku, mohou být rovněž brány v úvahu jako nežádoucí příměsi, když jsou přítomny v určitém množství.

Obecně, množství takovýchto prvků obsažených ve slitině bude dáno v závislosti na požadovaných vlastnostech (vyjádřeno v hmotnostních procentech celé slitiny) 0,5 až 10,0 % mědi, 0,3 až 2,0 % železa, 0,2 až 3,0 % lithia, 0,5 až 10,0 % hořčíku, 0,15 až 2,00 % manganu, 0,3 až 1,5 % křemíku a 0,05 až 12,00 % zinku.

Hliníkové slitiny mohou bud obsahovat nebo mohou být bez výše uvedených tvářecích prvků s množstvím určitých známých vedlejších legujících prvků, které dodávají požadované vlastnosti. Takovýmito vedlejšími prvky jsou vizmut, bór, kadmium, chróm, železo, olovo, lithium, mangan, nikl, křemík, cín, titan, vanad a zirkonium.

Obecně, množství takovýchto prvků obsažených ve slitině bude dáno v závislosti na požadovaných .vlastnostech (vyjádřeno v hmotnostních procentech celé slitiny) 0,3 až 0,7 % vizmutu, 0,05 až 0,50 % kadmia, 0,05 až 0,40 % chrómu, —* 0,3 až 2,0 % železa, 0,3 až 0,7 %- olova, 0,2 až 3,0 %·. lithia, 0,15 až 2,00 % manganu, 0,05 až 0,40 % niklu, 0,3 až 1,5 % křemíku, 0,3 až 0,7 % cínu, 0,01 až 0,25 % titanu,

0,05 až 0,25 % vanadu a 0,05 až 0,25 % zirkonia.

Slitiny hliníku jsou zde popsány podle označování slitin daných Aluminum Association. Slitiny k tváření (plechy a desky, výlisky a výkovky) jsou obvykle označovány písmeny AA” doplněnými čtyřmi čísly. Slitiny pro lití jsou

4« 4« * 4 4 ♦ b 4 4 4i * 44 4 4 · , · 4 4' íi * · «444 • * 4' ·

« · ·

4 4 4 obvykle označovány uvedenými písmeny AA doplněnými čtyřmi čísly s desetinou tečkou mezi třetí a čtvrtou číslicí. První číslice definuje hlavní legující prvek u slitin pro tváření i slitin pro lití. Hlavní legující prvek je obvykle v množství 5 % hmotnostních nebo méně u slitin pro tváření a ve stejném procentním množství nebo vyšším u slitin pro lití. Většina slitin obsahuje od dvou do čtyř dalších prvků, ale v mnohem menším procentním množství než hlavního legujícího prvku.

Série obdobných nebo shodných slitin mohou být podle Aluminum Association označovány například jako 5XXX Série. Takovéto označování sérií slitin je určeno pro všechny označovány Aluminum uvádějící, že hlavním AA5XXX zahrnuje jak slitiny pro tváření, které jsou Association 5 jako první číslicí, legujícím prvkem je hořčík. Takto slitinu, která může být označena AA5000, zrovna tak jako slitinu, která může být označena AA5999 a všechny slitiny mající číselné označení mezi 5000 a 5.999. Dále, podskupina shodných nebo obdobných slitin může být popsána pomocí označení jako je AA5X52, které obsahuje slitiny, které mohou být označeny následovně: AA5052, AA5152,

AA5252, AA5352, AA5452, AA5552, ÁA5652, AA5752, AA5852 a AA5952. Další informace o označování těchto slitin mohou být získány z Registration Record of International Alloy Designations and Chemical Composition Limits For Wrought Aluminum and' Wrought Aluminum· - Alloys vydaného AluminumAssociation ve Washingtonu, D.C.

Označení temperace je rovněž specifikováno Aluminum Association. Označení temperace říká jak byl výrobek zpracován a je uváděn jak u odlévaných, tak u kovaných výrobků. Vlastní označení temperace popisuje slitiny a výrobky, které byly podrobeny tepelnému zpracování po výrobě. Takovéto slitiny jsou uváděny jako tepelně ·* ** 4» 4<4t 4» «i

4 · · » · *4*1 • · · * * 4 4 *~ 4 »* » » 4 * * 4 · * · · · * · *’ W * 4 i « 4

Ml 4 » 4 t « > «4 4 * zpracovatelné. Slitiny pro tváření sérií 2XXX, 6XXX a 7XXX a většina slitin pro lití je v této skupině, slitiny tepelně nezpracovatelné získávají svojí pevnost a další vlastnosti mechanickým zpevňováním a pro takovéto slitiny je specifické odlišné označení temperace. V této skupině jsou obsaženy série 1XXX, 3XXX a 5XXX slitin pro tváření.

Vynález může být využit při spojování konstrukčních prvků samonosných prostorových rámů, jak bylo zmíněno. Na obr. 1 je znázorněn takovýto prostorový rám, který může být zhotoven podle vynálezu. Jak je vidět, prostorový rám 20 je složen z několika podlouhlých prvků 22 (všechny nejsou označeny vztahovou značkou), které jsou spojeny dohromady formami 24 (všechny nejsou označeny vztahovou značkou) podle způsobu zde popsaného a chráněného.

Na obr. IA je znázorněna spodní část 26 formy, která může být užita pro spojení konstrukčních prvků 22a a 22b prostorového rámu 20 z obr. 1. Podobně na obr. IB je znázorněna spodní část 28 formy, která může být užita pro spojení konstrukčních prvků 22c a 22d prostorového rámu 20 z obr. 1. Na obr. 2 jsou znázorněny dva konstrukční prvky z obr. IA spojené podle vynálezu.

Před umístěním podlouhlých prvků do formy mohou být prvky, pokud je to potřeba, očištěny. Podle výhodného provedení vynálezu jsou konce, „které mají být spojeny, zdrsněny chemicky nebo mechanicky, jako například otrýskáním pro získání vyššího mechanického spojení mezi podlouhlými konstrukčními prvky a formou, která je spojuje.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu, jsou podlouhlé prvky rovněž opatřeny kotvícími prostředky jako jsou výstupky, lemy, jednoduché průchozí otvory, drážky, zdrsněnými nebo zubovitými konci, zuby a/nebo zahnutými *4 • 4 «4 — * * · »4 44 4 4« ««44 částmi na koncích, které mají být spojeny. Takovéto kotvící výstupky, které mohou být snadno zhotoveny levným předlisováním, jsou určeny pro vytvoření ukotvení podlouhlých konstrukčních prvků ve formách do integrálních konstrukcí zhotovených podle tohoto vynálezu. Ukotvení bude získáno tekutým tvářecím materiálem procházejícím přes otvory a drážky a vytvářejícím zalití dalších kotvících konstrukcí a jeho následným ztuhnutím v kotvících vložkách.

Na obr. 3, 4, 5, 6 a 7 jsou znázorněny účinky konkrétních kotvících konstrukcí, které mohou být využity v praxi při uskutečňování vynálezu. Žádný z těchto obr. se nepokouší znázornit spojení konstrukčních prvků podle praktického vynálezu, ačkoli mohou být určeny pro znázornění použití vyráběných kotvících konstrukcí při praktickém využívání vynálezu.

Na obr. 3 je znázorněn obklopovací a ukotvovací efekt, který může být získán s konstrukčním prvkem 20, opatřeným dvěma průchozími otvory. Jak je zde vidět, prvek 30 je obklopen tvářecím materiálem 32., podle uskutečnění vynálezu. Část tvářecího materiálu rovněž prochází otvory v prvků 30 pro další ukotvení tvářecího materiálu 32 v těchto otvorech. Obdobně, na obr. 4 je znázorněn obklopovací efekt, který je získán uskutečněním vynálezu při spojení konstrukčních prvků 34 opatřených několika ozuby nebo prohlubněmi 36. Jak je zde vidět prvek 34 je obklopen tvářecím materiálem 38.

Na obr. 5 je znázorněno užití drážek 40., děr 42. a ozubených výstupků 44, které mohou sloužit jako ukotvovací konstrukce pro konstrukční prvky jako je prvek 46. Na obr. 6 je znázorněn, že konec dutého roztaženého obrysu 48 může být obklopen v místě stištěných bodů 50 a 52, pro provedení ukotveného spojení.

«· *·* ♦ # «« :» · * * · * · · « • · · · · « · · » « » ί» *«'> « · · · · * • * · · · b · ««-*» ·· «« ·· »v at

Na obr. 7 jsou znázorněny dva trubkovité výlisky 54 a 56, které jsou spojeny dohromady pomocí způsobu jako je stlačení/spojení, popsané v patentovém spisu US číslo 4,611,381, před spojením provedeným podle tohoto vynálezu. Výsledkem je otvor 58, opatřený uzavíracími prstenci 60 a 62, které vytvářejí pevné vzájemné . slisování a tvoří otvor, kterým muže procházet ukotvovací čep z tvářecího materiálu (není znázorněno).

Obr. 7 rovněž znázorňuje podlouhlé konstrukční prvky, které jsou spojeny dohromady před umístěním do formy podle vynálezu což není nutné, protože podlouhlé konstrukční prvky budou spojeny dohromady vždy před umístěním do formy. Ačkoli podle výhodného provedení řešení vynálezu, takovéto uchycení se může takovýmto řešením dosáhnout lepších výsledků.

S odkazem na obr. 1A, 2 a IB, všechny prvky 22a a 22b (z obr. 1A a 2) jsou lisovány s obdélníkovým příčným průřezem a kotvící část obsahuje rovinné části 64a a 64b. Obdobně všechny prvky 22c a 22d (z obr. IB) jsou lisovány s obdélníkovým příčným průřezem a kotvící otvory 66c á 66d. Dvojice takovýchto otvorů je znázorněna na každém prvku 22c a 22d, přičemž může být proveden různý počet otvorů.

Prvky 22a a 22b jsou před jejich umístěním do formy 26, spojeny dohromady volně pomocí spojovacího článku 68.

—- Užití spojovacího článku je pouze, jednou z několika možností jak je možné spojení vytvořit, i když jak již bylo řečeno, takovéto spojení není nutné. Pokud je to potřeba, podlouhlé prvky mohou být případně spojeny dohromady před jejich spojením využitím řešení podle vynálezu, jakýmkoli jiným známým běžným způsobem spojování, včetně svařování, nýtování a adhézního lepení, zrovna tak jako způsobu znázorněného na obr. 7. Prvky 22a a 22b mohou být rovněž spojeny dohromady pomocí umístění drátu, závlačky nebo podobného spojovacího

I 9 · • ·

9444 • · to * • Β · • · prvku (není znázorněno) do otvorů v jejich krajních částech, místo spojovacího článku 68. Není důležité, aby toto spojení vyhovovalo všem stupňům volnosti nutným u stávajících řešení, protože tato spojení netvoří základní spoj podlouhlých prvků. Namísto spojování podlouhlých prvků dohromady podle tohoto tělesného vytvoření vynálezu pro další zlepšení přepravy prvků k tváření, je zlepšeno jejich umístění do formy v potřebné orientaci pro jejich spojení dohromady a zabezpečení, že prvky zůstanou v potřebné poloze a směru ve formě během procesu spojování.

V případě, že konstrukční prvky jsou trubkovité výlisky, jako jsou prvky 22a a 22b z obr. IA a 2a 22c a 22d z obr. IB, mohou být opatřeny zarážkami pro zabránění průtoku tekutého tvářecího materiálu do dutých částí konstrukčních prvků. Takovéto zarážky mohou být tvořeny zátkami, které jsou umístěný ve výliscích, jako jsou zátky 70a a 70b. které jsou znázorněny v otevřených koncích prvků 22a a 22b na příslušných obr. IA a 2. Případně mohou být umístěny ve formách, jako zarážky nebo uzávěry 72c a 72d tvářecí části 28 na obr. IB. Výhodné výsledky jsou dosaženy když jsou takovéto zarážky nebo zátky zhotoveny z písku, jako je formovací písek. Jiné zátky mohou být zhotoveny z kovu nebo jiného vhodného materiálu, jako například zátka v podobě víčka 74., znázorněná na konci trubkovitého prvku 76 na obr. 8 nebo stlačitelné zátky 78 znázorněné na konci trubkovitého prvku 80 na obr. 9. , .

V souladu s praktickým provedením vynálezu je forma přizpůsobena pro umístění podpěrných částí některých podlouhlých konstrukčních prvků.

Opět s odkazem na obr. IA a IB, jsou spodní části 26 (obr. IA) a 28 (obr. IB) takovýchto tvářecích prvků znázorněny. Podlouhlé konstrukční prvky, jako jsou prvky »0 ···» ·· ·» » · · 0 ' 0 « ·’ · 0 0

000 0 0 0 0 *0- 0 0 *'· * *. *' '· ^r0 · * 0 0 0 0 0 • •»0000 000 ·>·· »'· 00 00 00 00

22a a 22b z obr. IA, jsou poté umístěny na spodní části formy v těsné blízkosti navzájem v rozmístění ve kterém mají být spojeny. Rovinné nástavce 64a a 64b prvků 22a a 22b jsou znázorněny přes spodní část 26. Obdobně, konce prvků 22c a 22d z obr. IB jsou znázorněny v těsné blízkosti na spodní části 28. Orientace prvků na formě bude záviset na tvaru formy a dutiny formy, která bude naopak záviset na tvaru konstrukčních prvků a rozmístění konstrukční sestavy nebo podsestavy konstruované podle vynálezu. Dále, dutina formy, jako je dutina 82 (obr. IA) a dutina 84 (obr. IB) bude s výhodou obsahovat určitý prostor okolo konců prvků, které mají být spojeny dohromady, pro umístění tekutého tvářecího materiálu, který způsobuje spojení.

Po umístění podlouhlých prvků na spodní část formy, horní část formy je položena na místo k protikusu se spodní částí. Samozřejmě je možné, aby forma byla tvořena levou a pravou částí, nebo více než dvěma částmi, v závislosti na počtu podlouhlých prvků, které mají být spojeny a tvaru a orientaci spoje, který má být vytvořen. Některé ze spojů v automobilovém prostorovém rámu, jako je prostorový rám 20 na obr. 1 tvoří tři nebo čtyři podlouhlé konstrukční prvky a tvar formy nutný pro umožnění spojení takovýchto prvků řešením podle vynálezu bude samozřejmě mnohem složitější než u spojení dvou prvků.

Konstrukční prvky, které mohou být spojovány podle vynálezu mohou být zhotoveny ze slitin hliníku a slitin dalších lehkých kovů, oceli a dalších konstrukčních materiálů. Přičemž, jak již bylo uvedeno, vynález se týká zejména užití při konstrukci prostorových rámů zhotovených z podlouhlých konstrukčních prvků vyrobených ze slitin hliníku, výhodné výsledky budou získány pokud bude vynález užit pro spojování konstrukčních prvků nebo tyčí vytvořených ze slitin hliníku vybraných ze skupiny tepelně » ▼ ’ <9 4449 vv *9 * * · 4 9 4' 4 · · 4

4 4 4 * « * 9 4(44 * 4, »' '4 4 4 9. 949 4 ·

4 4 » « · »< 4 4·

4444 ·« «φ «4 44 4.9 nazpracovatelných slitin AA5XXX a tepelně zpracovatelných _s slitin AA6XXX. y '•W

Po složení formy dohromady s částmi konstrukčních prvků které mají být spojeny dohromady, je do formy přiveden <

tekutý tvářecí materiál. Tekutý tvářecí materiál muže být J dodáván pod tlakem, samospádem nebo vytvořením podtlaku v dutině formy. Jak již bylo uvedeno, je možné využít slitiny lehkých kovů pro lití (jako jsou slitiny hliníku), termoplasty, kompozity plněné vlákny a další známe tvářecí materiály. Výhodné výsledky budou získány při spojení tyčí ze slitin hliníku při užití hliníkových slitin pro lití vybraných ze skupiny tepelně nazpracovatelných slitin

AA5XX.X a tepelně zpracovatelných slitin AA3XX.X. Výhodná tepelné nezpracovatelná slitina pro lití je AA518.0 a výhodná tepelně zpracovatelných slitina pro lití je

AA356.0.

Samozřejmě, pokud je tekutým tvářecím materiálem roztavený kov vhodný pro lití, je výhodné, aby forma byla z tepelně vodivého materiálu. Takovéto formy jsou obvykle zhotoveny s vnitřním chlazením a odvádějí teplo od roztaveného kovu pomocí chladicí vody, chladicího oleje nebo chladicího vzduchu.

m*. ‘ ' * , , , .... _w:. *

Pokud prvky, které mají být spojeny s využitím řešení podle vynálezu jsou zhotoveny z tepelné nezpracovatelných slitin, jsou užity tepelně nezpracovatelné slitiny pro lití, nebo alespoň slitiny, které nevyžadují tepelné zpracování, aby tvářecí materiál vykazoval výhodné výsledky. Rovněž bude výhodné, pokud slitiny ze kterých jsou prvky zhotoveny nevyžadují nepřirozené stárnutí. Avšak, když je stárnutí požadováno pro prvky, slitiny pro lití budou s výhodou přizpůsobeny stárnutí odpovídajícímu slitině prvků.

♦ • * · * • »t · ·

♦ · · ©I © • · · © © · »· ·©

Je nemyslitelné, aby složení metalurgického spojení bylo vždy získáno mezi slitinou pro lití a slitinou prvků. Naopak, je myslitelné, že lité spoje se chovají více jako mechanické spoje jako jsou šroubové spoje než jako metalurgické spoje jako jsou svařované spoje. Avšak, při tuhnutí slitin pro lití v blízkosti a v těsném kontaktu s konci prvků, zejména když jsou opatřeny kotvícími úpravami je předpokládáno, že spoj bude tak pevný jako svařovaný spoj a bude vykazovat horní mez únavy.

Odstraněním svářecí operace při konstrukci prostorového rámu bude značně zredukována tepelně ovlivněná oblast na součástech prostorového rámu od sváření. Svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře vyžaduje řízenou intenzitu, umístěného zdroje tepla k prvkům, které mají být takto spojeny. Sváření vytváří intenzivní zbytkové napětí ve spoji. Dále jak svar tuhne vykazuje tendence smrštění. Tento efekt často způsobuje porušení sestav takto zkonstruovaných. Avšak, podle provedení vynálezu, tok slitiny pro lití nebo dalšího tvářecího materiálu okolo částí prvků, které mají být spojeny bude vyžadovat značně nižší a mnohem stejnoměrnější rozložení teploty okolo spojů a tím budou odstraněny nebo minimalizovány všechny výsledné deformace.

' ·. l· , L.

V dalším možném řešení podle vynálezu může být tekutým tvářecím materiálem termoplast. Zejména při užití takovéhoto materiálu je licí proces nahrazen litím .vstřikováním vysoce pevného, proti rázům odolného, polymeru plněného vlákny, jako je bis-phenol-A-epoxyd, který může být plněn relativně krátkými, vysoce pevnými vlákny, jako jsou sekaná uhlíková ' vlákna AS-400,

Výhodné výsledky jsou získány v tom případě, když všechna takováto vlákna mající délku menší než. přibližně 2 milimetry jsou doplněna do tekutého tvářecího materiálu.

V» *« ·· ··»» va ·» a * · * a a a · a • · · » · · · a * a »' · ·' ♦> 9 » ·· « · · V » • · · va· » aaa • •aa »· ·· ·» ·· aa

Termoplasty nebo kompozitní materiály určené pro praktické užití tohoto vynálezu musí samozřejmě splňovat konstrukční požadavky kladené na sestavu, která má být takto spojena.

Užití takovýchto termoplastických tvářecích materiálů při spojování tyčí podle vynálezu nabízí zaručené výhody _f Λ oproti užití slitin na lití. Je možné tvářet mnohem složitější tvary tvářených součástí v kombinaci s konstrukčními a estetickými funkcemi. Tvářené plastové uzly mohou být například estetické při tvorbě tvaru některých vystupujících vnějších částí automobilu. Dále, plastové uzly se budou méně smršťovat při vytvrzování nebo tuhnutí než slitiny hliníku pro lití. Užití termoplastických tvářecích materiálu bude zcela eliminovat nutnost homogenizace a stárnutí uzlů a umožní odstranění dalších obtíží, jako je porušení částí při ochlazení a speciální / zacházení, která takováto zpracování mohou vyžadovat. Dále, užití plastických tvářecích uzlů bude eliminovat možnost t nepříznivé metalurgické reakce mezi slitinami pro lití a slitinami konstrukčních prvků.

Investiční a provozní náklady systému pro tváření i s plastem nebo kompozitními materiály je levnější než jaké I jsou požadavky na tváření se slitinami pro lití. Dále, formy pro užití tváření/spojování konstrukčních prvků s termoplasty nebo kompozitními materiály budou značně lehčí a levnější než formy potřebné pro užití slitin pro lití.

Bez ohledu na druh tekutého tvářecího materiálu užitého v praxi při využití vynálezu, po umístění konstrukčních prvků do formy a jejím zaplnění tekutým formovacím materiálem, formovací materiál je. podroben ztuhnutí nebo vytvrzení okolo podlouhlých konstrukčních prvků ve formě, čímž je vytvořeno integrální konstrukční spojení několika podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou spojeny

* * « • · · «> · a · · • · ♦ a »a ·· »« a*

·. » · · • · ·· ··· a · a a * a a a a dohromady pomocí formy. Po ztuhnutí tvářecího materiálu jsou části formy odděleny a zkompletovaná soustava nebo podsestava je vyjmuta s výhodou pomocí pneumaticky nebo mechanicky ovládaného svorníku zavedených do částí formy. Příklad konstrukčních prvků spojených podle řešení dle vynálezu je znázorněno na obr. 2, kde konstrukční prvky 22a a 22bo z obr. 1A jsou znázorněny jako spojené pomocí tvářecího prvku 86.

konstrukčnímu konstrukčního

Na obr. 10, 11 a 12 je znázorněno jak může být vynálezu využito pro spojení jednoho konce prvního konstrukčního prvku k druhému konstrukčnímu prvku v místě mezi konci tohoto druhého konstrukčního prvku. Jak je zde znázorněno, jeden konec konstrukčního prvku 88 je připojen ke prvku 90, v místě vzdáleném od konců prvku 90. Konstrukční prvky jsou umístěny navzájem v těsné blízkosti na spodní části 92 formy (obr. 11) a horní část 94 formy je protikusem k části 92. Forma má takový tvar, že dutina 96 je vytvořeno okolo částí konstrukčních prvků, které mají být spojeny přivedením tekutého spojovacího materiálu. Tekutý spojovací materiál je přiveden do formy běžnými prostředky (není znázorněno) a následně ztuhne okolo částí konstrukčních prvků 88 a 90. které mají být spojeny.

Na obr. 13 je znázorněna konstrukce sestavy, podsestavy nebo rámu 98který byl vyroben podle vynálezu se shodnými spojovacími okrajovými prvky. Jak je zde vidět, konstrukční prvky 100 a 102 jsou spojeny formovacím prvkem 108. konstrukční prvky 102 a 104 jsou spojeny formovacím prvkem 110. konstrukční prvky 104 a 106 jsou spojeny formovacím prvkem 112 a konstrukční prvky 106. a 100 jsou spojeny formovacím prvkem 114.

Na obr. 14 je znázorněn postup spojování, kterým jsou _ 9Ω — ·· ·* ·· ···· · ·*

Ι»' 4 4 4 4 * 4*4· • ·♦ · 4 · · 4 4 «4

4.41 4 4 44 44 44 4

44 444 4 444

4444 ·« 44 44 44 44 konstrukční prvky sestavy 98 (obr. 13) spojovány. Jak je zde vidět, spodní části 116. 118. 120 a 122 formy jsou připojeny k základu 124. Základ může být samozřejmě upraven podle požadavků jednotlivých aplikací. Není nutné, aby se jednalo o tuhou konstrukci jako je ta znázorněná na obr. 14.

Konstrukční prvek 100 je umístěn svým koncem, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 106 do části 116 a konec, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 102 do části 118. Konstrukční prvek 102 je umístěn svým koncem, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 100 do části 118 a konec, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 104 do části 120. Konstrukční prvek 104 je umístěn svým koncem, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 102 do části 120 a konec, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 106 do části 122. Konstrukční prvek 106 je umístěn svým koncem, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 104 do části 122 a konec, který má být připojen ke konstrukčnímu prvku 100 do části 116. Jak je vidět, všechny konstrukční prvky jsou umístěny svými konci, které mají být spojeny do vzájemné těsné blízkosti.

Konstrukční prvky 100, 102, 104 a 106 jsou všechny znázorněny s ukotvovacími otvory 126 na všech koncích, které mají být spojeny. Po umístění konstrukčních prvků, které mají být spojeny, do spodní části formy, jsou tyto překryty horními částmi 128, 130, 132 a.134 odpovídajících forem příslušným spodním částem 116, 118. 120 a 122.

Po umístění konstrukčních částí, které mají být spojeny, do formy, je tekutý tvářecí materiál, zejména slitina hliníku pro lití, dodán současně do jednotlivých forem. Tekutý tvářecí materiál může být dodáván pod tlakem, samospádem nebo vytvořením částečného podtlaku v dutině formy. Pro současné dodávání tekutého tvářecího materiálu do

různých forem je s výhodou užit systém žlabů.

Po umístění konstrukčních prvků do forem a přivedení tekutého tvářecího materiálu, následuje ztuhnutí tvářecího materiálu nebo jeho vytvrzení okolo podlouhlých konstrukčních prvků ve formě, čímž vznikne integrální konstrukční sestava z několika podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou spojeny dohromady pomocí tvářených součástí. Po ztuhnutí tvářených součástí jsou části forem odděleny a kompletní sestava nebo podsestava je vyjmuta s výhodou s pomocí pneumaticky nebo mechanicky ovládaného svorníku zavedeného do částí forem. Bylo shledáno, že současné dodávání a tuhnutí slitin pro lití v různých uzlech při praktickém využití vynálezů bude provádět mnohem vyrovnanější rozložení napětí v celé sestavě a snižuje destrukci sestavy než jaké by mohly být získány pokud by konstrukční prvky byly spojovány do uzlů svařováním.

Třebaže tento popis obsahuje mnoho provedení, nelze jej považovat jako omezující provedení vynálezu, ale pouze jako příkladná provedení některých výhodných provedení řešení podle vynálezu. Tak, vynález, jak je zde popsán, je založen na různých modifikacích a úpravách a je zamýšlen pro zahrnutí ve smyslu a rozsahu přiložených nároků.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY (upravené)

   1. Způsob spojování několika podlouhlých konstrukčních prvků do podoby integrální konstrukce, pomocí vytváření spojů mezi uvedenými prvky, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   a) vytváření forem, obsahujících několik částí forem, které jsou přizpůsobených pro spojení dohromady tak, že vznikne dutina formy, která je přizpůsobena pro umístění částí některých podlouhlých konstrukčních prvků, které mají být spojeny, uvedená dutina formy je rovněž přizpůsobena pro uložení vytvořeného spoje,

   b) umístění některých z podlouhlých konstrukčních prvků ve vzájemné těsné blízkosti do dutiny formy,

   c) dodávání tekutého tvářecího materiálu do dutiny * formy,

   d) následné ztuhnutí nebo vytvrzení tvářecího materiálu okolo podlouhlých konstrukčních prvků v dutině formy tak, že je obklopena část podlouhlých konstrukčních prvků v dutině formy a tím je vytvořeno integrální konstrukce sestávající τ z několika podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou spojeny dohromady formovacím spojem,

   e) odstraňování částí formy z obklopených konstrukčních prvků.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň některé části podlouhlých konstrukčních prvků, které mají být uloženy do dutiny formy jsou před tímto uložením předlisovány nebo . stlačeny pro zlepšení spojení mezi podlouhlými konstrukčními prvky a tvářecím materiálem.

   * I • » ι · · ·

   Ρ · I ί · »» ·«« · 4 • · 4 ·· ··
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podlouhlé konstrukce obsahují prvky rámu automobilového podvozku.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň dvě části podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou umístěny v dutině formy jsou mechanicky spojeny dohromady před svým umístěním do formy.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna část podlouhlých konstrukčních prvků, která má být spojena dohromady je opatřena kotvicím útvarem.

   mezi několika uvedené prvky
6. 6. Způsob spojování několika podlouhlých konstrukčních prvků podvozku pro automobily, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   a) vytváření několika forem umístěných navzájem od sebe v prostoru tak, že formy jsou umístěny v bodech překřížení podlouhlými konstrukčními prvky, kde jsou rozmístěny do tvaru podvozku nebo jeho podsestavy, přičemž všechny formy jsou tvořeny několika částmi formy, které jsou přizpůsobeny pro spojení k sobě pro vytvoření dutiny formy, která je uzpůsobena pro uložení

   S. - ' .. .. ‘ .A částí několika podlouhlých konstrukčních prvků ve vzájemné těsné blízkosti, —b) umístění některých-z-podlouhlých konstrukčních prvků ve vzájemné těsné blízkosti do dutiny formy,

   c) dodávání tekutého tvářecího materiálu do dutiny formy,

   d) následné ztuhnutí nebo vytvrzení tvářecího materiálu okolo částí podlouhlých konstrukčních prvků v dutině formy tak, že je obklopena část podlouhlých konstrukčních prvků a tím jsou spojeny části podlouhlých konstrukčních prvků dohromady, to toto to ·** *toto » · · •tototo i· formy z obklopených konstrukčních • to to • « toto ·· • to to« « ·· · • · « «•to to to • to to • to toto

   e) odstraňování částí prvků.
7. 7. Způsob podle nároku tím, že tekutý tvářecí několika forem.

   6, vyznačující se materiál je dodáván současně do
8. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že tekutý tvářecí materiál je do dutin forem dodáván pod tlakem.
9. 9. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň některé části podlouhlých konstrukčních prvků, které mají být uloženy do dutin formy jsou před tímto uložením předlisovány nebo stlačeny.
10. 10. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň dvě části podlouhlých konstrukčních prvků, které jsou umístěny v dutině formy jsou mechanicky spojeny dohromady před svým umístěním do formy.