KR100199537B1 - 압출된 접속구 - Google Patents

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KR100199537B1
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비크트 케이. 반티아
러셀 에스. 롱
제임스 디. 클링겐스미스
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데이비드 더블유. 브라운리
알루미눔 컴파니 오브 아메리카
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Abstract

압출된 접합부는 코어의 세로방향으로 연장한 측면부분(22)과 일체로 되고 외부로 연장한 최소 한개의 세로방향으로 연장한 중공플랜지(20) 및 세로방향으로 연장한 중공코어(10)를 포함하는 것을 게재하였다. 이 발명은 결합된 구조를 제공하고 최소 한 개의 세로방향 연장 선형부재(60,70,80)은 압출된 접합부의 접한 중공 플랜지의 외측표면(38)과 접하도록 채택된 내측표면(68)을 가지며 벽(63,64,65,66)에 의해 형성된 중공 외주부분(62)을 가진다. 결합된 구조에서 선형부재의 외주분분은 접합부의 일체벽(26)을 둘러싼 선형부재의 외부 외주표면과 선형부재의 내측 표면과 중공 플랜지의 측벽의 외측표면이 플랜지의 전체 둘레 주위 및 전체 길이를 따라서 만나도록 접합부의 중공 플랜지위에 삽입하도록 되었다.

Description

[발명의 명칭]
압출된 접속구
[발명의 분야]
본 발명은 연결 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하기는 중공(中空)의 선형부재를 연결하는 데 사용되는 압출된 접속구(接續具)를 만드는 압출물과 이러한 압출된 접속구를 포함하는 결합 구조물에 관한 것이다.
[발명의 배경]
연결 장치와 여기에 부착된 부재 사이의 조인트의 강도가 증가하는 방향으로 지향된 다양한 구조물이 있다. 예를 들어, 연결할 2개의 물품에 구멍을 뚫고, 이어서 상기 물품을 리벳 결합하는 것은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 지금까지 상기 방법에 의해 결합시키는 것은 시간이 소모되고 비용이 많이 든다. 유사한 결합 방법으로서는, 저항 점용접 및 접착제에 의한 접착이 있다. 대부분의 연결 장치의 개발은 장치의 가격을 낮추고 연결 작업의 복잡성과 시간을 줄임과 동시에 연결 장치와 최종으로 형성된 조인트의 강도 특성, 내구성 및 신뢰성을 유지하거나 향상시키는 것을 지향하여 왔다.
종래 기술의 연결 장치의 몇 기지 예로서는, 미국 특허 제2,742,690호, 제2,990,203호, 제3,218,097호, 제3,791,091호, 제3,851,601호, 제4,027,987호, 제4,261,148호, 제4,353,661호, 제4,385,850호에 기재된 장치가 있다. 수종의 코어 부재는, 예를 들어 완성 제품이 단일 유니트로서 직접 제조될 수 없는 경우에 코어로부터 일정 각도로 돌출된 연결 부재를 사용하여 왔다. 코어 부재의 공통적인 예로서는 복수 개의 부분으로 된 윈도우 프레임 구조물의 코너 조인트 또는 벽판의 코너 부재 또는 가구 구조나 비계의 중앙 부재가 있다.
[발명의 개시]
본 발명이 적용될 수 있는 분야는, 예를 들어 자동차, 비행기, 기차, 트럭 등과 같은 차량용 구조적 프레임 부재를 제공하는 것에 대한 것이다. 10여년 동안 차량 제조에 있어서 차량의 총중량을 줄이려는 시도가 있었다. 자동차 산업에 있어서, 자동차의 크기 감소 뿐만 아니라 철강과 같은 무거운 재료 대신에 알루미늄과 같은 경량 대체 재료를 사용함으로써 성공을 이루었다. 1973년 이전에는 차량에 있어서 비구조적인 부분에 약간의 알루미늄이 사용되는 것이 통상적이었다. 오늘날은 주로 프레임, 차체, 구동 트레인 등과 같은 구조적인 부분에 알루미늄의 사용이 상당히 증가하고 있다. 예를 들어, 알루미늄 경금속 봉이 포함된 자동차 샤시가 미국 특허 제4,681,163호에 기재되어 있다.
본 발명은, 제외시키려는 의미는 없지만, 자동차와 같은 차량의 제조에 매우 유용하다. 본 발명은 독특한 연결 장치를 사용함으로써, 구조물에 알루미늄 압출물을 사용하여 경량화 분야에서 장점을 제공한다. 알루미늄과 같은 경금속 연결 장치는 경량화에 더하여 연성, 즉 파괴되지 않고 상당히 변형될 수 있는 특성을 준다.
성공적으로 자동차의 제조에 적용되는 연결 장치는 본 발명의 장치에 의해 더욱 개선되거나 대체된다. 이들 종래 기술의 장치는 주조된 접속구에 제한되지 않고 이를 포함하는 어떠한 접착 결합 방식 및 그 밖의 장치를 포함한다. 압출된 접속구는 접착 결합이 필요 없이 압출된 선형 부재나 다른 선형 부재에 기계적으로 결합되거나 용접된다. 압출된 접속구의 제조에 있어서, 치수 공차를 작게 유지하는 데에는 어려움이 거의 없으므로, 압출에는 치수를 맞추기 위한 후속되는 기계 가공을 요하지 않는다. 또한, 압출물을 사용함으로써 압출된 접속구는 알루미늄 압출물과 같은 다른 압출된 부재에 용접하는 경우에 통상적으로 공극 발생의 문제 없이 높은 용접 품질을 얻는다. 또한, 압출된 접속구의 항복 강도와 인장 강도는 접속구의 그 밖의 변형 형태보다 상당히 높게 된다.
따라서, 개선된 금속제 연결 장치는 연성, 경량, 얇은 벽으로 되고 쉽게 연결되며 적절한 강도 특성이 있을 것을 요한다.
본 발명은, 상기 코어의 길이 방향으로 연장된 측면 부분과 일체로 바깥 쪽으로 연장되고 최소 1개가 길이 방향으로 연장된 중공 플랜지로 이루어지는 개선된 압출 접속구를 제공하는 것으로 요약될 수 있다. 본 발명도 조인트를 제공하는데, 이 조인트는 길이 방향으로 연장된 선형 부재가 압출된 접속구의 중공 플랜지의 상응하는 외면과 맞추어지게 된 내면이 마련된 벽에 의해 형성된 중공의 둘레 부분이 구비된다. 이러한 조인트에서 선형 부재의 바깥 둘레면은 접속구와 일체인 벽을 둘러싸고, 중공 플랜지의 측벽의 외면과 선형 부재의 내면이 대체로 총길이와 플랜지 둘레를 따라 일치하는 정도로 선형 부재의 둘레 부분과 접속구의 중공 플랜지가 들어맞는다.
본 발명의 장점 중의 하나는 적절한 강도 특성이 있는 압출된 접속구가 마련 된다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 적절한 내구성과 강도 특성을 유지하고 압출법에 의해 밀접한 치수 공차로 만들어질 수 있는 연결 장치의 코어 부재로서 상기 접속구가 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 특징은 실질적으로 중공 코어와 중공 플랜지가 구비된 압출된 접속구가 마련된다는 것이다. 중공 구조의 장점은 어떠한 주조 접속구와 고형 접속구를 포함한 기타 접속구와 비교할 때 접속구의 무게가 실질적으로 감소된다는 것과 결합 구조 및 접속구 내에서 구조적이 지지가 유지될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 접착제의 사용을 요하지 않고도, 압출된 접속구에 부착된 선형 부재가 결합 구조에 마련된다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 연결 장치는 얇은 벽이며 연성이 높다는 것이다.
본 발명의 목적은, 접속구의 중공 플랜지에 삽입된 선형 부재의 둘레 모서리가 마련되고 바깥 쪽으로 연장된 중공 플랜지의 기저부와 접속구의 중앙 코어 사이에서 고형 접속구의 벽에 대하여 접속구에 용접되는 결합 구조물을 마련하는 것이다. 결합 구조, 접속구 및 선형 부재는 그들 사이의 고품질의 용접에 특징이 있는 압출된 알루미늄 합금인 것이 좋다.
본 발명의 이들 및 그 밖의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 후술한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 접합부의 사시도이고,
제2도는 제1도에 도시한 접합부의 평면도이며,
제3도는 제1도에 도시한 접합부의 측면도이고,
제4도는 1개의 선형 부재는 접합부에 결합되고 그 밖의 2개의 선형 부재는 접합부에 결합되도록 배치된 것을 도시한 본 발명의 구조물의 사시도이며,
제5도는 제4도에 도시한 구조물의 측면도이고,
제6도는 본 발명의 결합 구조물의 사시도이며,
제7도 내지 제12도는 본 발명의 변형례의 접합부의 사시도이고,
제13도는 본 발명의 변형례의 결합된 구조물의 사시도이며,
제14도는 본 발명의 접합부가 절단될 수 있는 본 발명의 압출물의 사시도이고,
제15도 내지 제20도는 본 발명의 변형례의 접합부의 사시도이다.
[본 발명의 실시예]
도면을 참조하면, 제1도는 본 발명의 전형적인 압출된 접속구를 도시하고 있다. 본 발명의 접속구는 금속 접속구인 것이 좋다. 본 발명의 압출 제품은 알루미늄과 같은 경량 금속인 것이 좋다. 본 발명의 접속구를 압출하기에 바람직한 재료는 6XXX 시리즈 알루미늄 함금, 특히 알루미늄 합금 6009, 6010, 6061, 6063 및 이와 유사한 합금을 포함하는 것으로서, 실리콘 및 마그네슘이 그들을 열처리할 수 있는 비율로 함유된 알루미늄 합금을 포함한다.
본 발명의 대표적인 접속구 및 선형 부재는 압출된 알루미늄 합금으로 되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 특히 알루미늄 합금이 채택되었지만, 그밖의 재료도 포함된다. 압출된 접속구 및 압출된 선형 부재는 주조와 같은 다른 공정에 의해 통상적으로 얻은 것보다 증진되고 더욱 일정한 합금 농도, 치수 안정성, 연성 및 강도와 같은 금속적, 물리적 특성을 나타낸다. 그러나, 본 발명의 조인트는 합성물, 성형 시트 및 그 밖의 것을 포함하는 어떠한 재료의 선형 부재와도 연결되는 플랜지를 구비한 금속 접합부를 포함한다.
본 발명의 접속구는 선형 부재가 결합되고 1개 이상, 통상적으로는 복수 개의 중공 플랜지가 연장되어 있는 코어 부재이다. 이러한 부재는 통상적으로 구조적인 프레임 부재이다. 본 발명의 접합부는 대체로 긴 제품의 일부로서, 상기 제품은 압출, 즉 제1도에 도시한 바와 같이 압출된 접합부를 형성하도록 일부분으로 절단 될 수 있는 길이 방향으로 연장된 부재를 형성하기 위하여 압력하에 다이를 통하여 밀어냄으로써 형성하는 것이다. 제14도는 본 발명의 접합부가 절단되거나 아니면 분리될 수 있는 압출물을 도시하고 있다. 제조 가격 및 속도면에서, 본 발명의 접합부는 길이가 긴 압출물의 일부인 것이 바람직하다. 따라서, 제1도에 도시한 접합부는 통상적으로 대체로 긴 압출물의 일부이다. 이러한 압출 및 분리 기술에 의한 제조는 가격면에서 유리하고, 주조나 그 밖의 방법에 의한 종래의 접합부의 제조에서는 일관되게 얻을 수 없었던 완성 치수의 접합부를 만들 수 있는 것으로 밝혀졌다.
압출 제품에서는, 신장된 형태를 형성하도록 주괴(鑄傀, ingot) 또는 강편(鋼片, billet)을 다이 개구를 통하여 압력 하에 유통되도록 가압한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 접합부는 신장된 형태의 일부이다. 제14도에 도시한 바와 같이, 신장 압출된 제품은, 본 발명의 접합부를 만들도록 제14도의 점선을 다라 절단 또는 전단에 의해 조각으로 분리된다. 도면에서, 참조 부호 L에 의해 나타낸 길이 방향으로 신장된 형태는 제1도에 도시한 접합부와 같은 접합부를 형성하도록 조각으로 분리된다.
제1도와 제2도의 평면도에 도시된 바와 같이, 본 발며의 양호한 접속구에는 길이 방향으로 연장되고 실질적으로 중공인 코어 부분이 마련되어 있다. 중공 코어는 통상적으로 접합부 내에서 중앙에 위치한다. 중공으로 인해 대부분의 단면은 중공이지만, 제12도 및 그 밖의 도면에 도시된 벽(172, 174)과 같은 코어 벽이 다양한 이유로 코어 내에 마련될 수 있다. 접합부의 길이 범위 또는 길이 방향은 압출 방향을 의미하며, 도면에서는 치수 L로서 나타내고 있다. 접합부는 플랜지(20)와 같은 최소 1개의 길이 방향 연장부를 포함하고 있다. 제1도에 도시된 실시예는 길이 방향으로 연장된 3개의 중공 플랜지(20, 40, 50)를 나타내고 있다. 플랜지(20)는 중앙 코어 부분(10)의 길이 방향으로 연장된 측면부(22)와 일체로 되어 바깥 쪽으로 연장되어 있다. 도면에서 양호한 실시예로 도시한 바와 같이, 플랜지의 최소 2개의 대향면은 서로 평행하다.
본 발명의 접합부의 중공 형상은 주로 구조물의 무게를 줄이기에 좋다. 물론, 수행할 수 있는 경량화에 대한 실제의 제한이 있다. 그러나, 두께가 1내지 4인 플랜지 벽은 알루미늄 협회에 의해 결정된 반표준 공차(half standard tolerance)와 같은 근접 공차 내에서 만들어질 수 있는 것으로 알려져 있다. 알루미늄 압출물은 40 내지 42 ksi 정도의 최소 인장 강도 및 36 내지 38 ksi 정도의 최소 항복 강도를 나타낼 수 있다.
양호한 실시예에 있어서, 벽(24)과 같이, 중앙 코어(10)의 길이 방향으로 연장된 측명부(22)와 플랜지(20)와 같이 외부로 연장된 플랜지의 길이 방향으로 연장된 기저부(26)가 공통되는 경우에 형성되는 벽은 접속구의 나머지 비공통 벽의 두께보다 두껍다. 예를 들어, 공통벽(24, 28, 30)은 플랜지의 단부벽(36) 및 측벽(32, 34)과 같은 접속구의 비공통 벽 두께의 2배일 수 있다. 상세하게 후술하겠지만, 상당한 두께의 플랜지나 플랜지와 코어 사이의 공통벽을 제공하는 목적은 접속구에 삽입된 짝이 되는 선형 부재의 둘레 모서리가 접속구에 용접되는 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 접속구의 바깥 쪽으로 연장되는 플랜지(20)에는 한 쌍의 길이 방향으로 연장되는 측벽(32, 34)이 구비되어 있다. 이들 측벽은 제1도에 도시한 바와 같이 대체로 평평하다. 그러나, 곡선을 포함하는 다른 형상도 본 발명의 범주내에 들어간다. 제18도에 도시한 곡선벽(182, 184)과 같은 곡선 형상은 어떠한 경우에도 최적으로 들어맞을 수 없다. 그러나, 이러한 중공 접속구의 플랜지(180)의 곡선벽은, 플랜지에 적용된 선형부(186)가 주어진 적용 상태에 수용되거나, 유사하지 않은 재료가 서로 끼워지게 되거나 선형 부재의 내측과 곡선벽의 외측 사이의 공간(188)이 용접, 접착 도는 그 밖의 기구에 맞추어질 수 있는 경우와 같은 어떠한 적용 상태에서도 사용될 수 있다. 도면에서 도시된 양호한 실시예와 같이 외부로 연장되는 플랜지의 최소 2개의 대향면은 서로 평행하다. 이와 같은 평행면은 부분적으로 제거하여 제3도에 도시한 플랜지(20)의 상면과 저면(43, 33) 또는 제2도에 도시한 바와 같은 벽(32, 34)의 외부와 일체로 연결되는 길이 방향으로 연장되는 단부벽(36)도 포함된다. 단부벽(36)이 구비된 플랜지(20)를 둘러싸는 것은 매우 유리하다. 하나의 장점은 구조적 일체성이다. 플랜지(20)의 단부벽(36)은 제조 또는 후속하는 취급 시에 변형되지 않는 것을 보장함으로서, 측벽(32, 34)은 접속구, 특히 플랜지의 요구 사항 및 치수 공차를 유지하게 해준다. 또한, 단부벽(36)은 선형 부재가 접속구의 플랜지에 연결된 후 결합 구조에 대한 구조 보강부를 제공한다. 도면에 도시된 단부벽(36)은 플랜지의 측벽(32, 34)의 둘레 모서리에 배치되지만, 상기 단부벽(36)은 측벽(32, 34)의 중심 코어(10)의 약간 안쪽으로 배치될 수 있다. 이와 같은 변형예에서, 측벽의 둘레 모서리 부분은 단부북(36)을 넘어 바깥 쪽으로 연장될 수 있다. 그러나, 단부벽은 결합된 구조와 접속구에 대한 구조 보강부를 제공하고 중공 플랜지를 형성한다.
양호한 실시예에 있어서, 플랜지의 단부벽(36)은 플랜지(20)의 길이 방향 연장부 또는 전체 길이를 따라서 측벽(32, 34)의 둘레 단부에서 플랜지의 측벽(32, 34)에 일체로 연결되어 있다. 이러한 구조는, 예를 들어 접속구가 이로부터 절단되는 긴 제품을 압출하기 위한 압출 공정에서 완성될 수 있다. 이와 같은 압출 공정에서, 중공 플랜지(20)의 단면 형상 뿐만 아니라 공통벽(26, 28, 30)의 단면 형상 및 중앙 코어 (10)의 단면 형상은 압출 제품의 길이 방향 연장부 또는 전체 길이를 따라 동일하므로, 접속구의 길이 방향 연장부 또는 전체 길이를 따라 동일하게된다. 그러므로, 중앙 코어(10) 및 플랜지를 통하는 개구는 길이 방향에서 서로 평행하다. 직사각형, 삼각형을 포함하는 다양한 다각형 및 원형 단면 형상은 본 발명의 중앙 코어를 둘어싸지만, 중앙 코어의 바람직한 단면 형상은 사다리꼴, 즉 2개의 측면이 평행하지 않은 4측면 형상이다. 이러한 형상에 의해, 제1도에 도시된 복수 개의 플랜지(20, 40, 50)가 중앙 코어(10)의 바깥 쪽으로 연장됨으로써, 바깥 족으로 연장되는 플랜지의 주축(A1, A2, AS3)이 서로 사각(斜角)을 이루는 양호한 실시예가 도출된다. 상기 사각에 의해 플랜지의 주축 사이에 형상된 각도는 수평 도는 수직으로부터 벗어나고, 특히 이러한 각도는 90o보다 작은 예각이거나 90o와 180o사이의 둔각이다. 이와 같은 사각을 형성하는 것은, 특히 자동차와 트럭 샤시와 같은 차량 프레임 등의 다양한 구조물에서 볼 수 있는 부재의 다양한 각도 배치에 맞추기에 매우 유용한 것으로 보인다.
제3도에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 접속구의 하나의 플랜지(20)는 코어(10)와 같이 동일 평면에서 바깥 쪽으로 연장되고 다른 플랜지(50)는 코어910)의 바깥쪽 및 위쪽으로 연장되어 있다. 다라서, 플랜지에 부착된 선형 부재는 다른 평면에 놓인다. 상기 실시예에 있어서, 플랜지(20, 50)의 주축(A4, A5)은 각각 서로 사각(斜角)을 형성하고 있다. 상기 실시예에서, 플랜지(20)의 주축과 나머지 플랜지(50)의 주축 사이에 형성되어 있는 사각()은 140o내지 160o, 바람직하게는 150o이다. 그러나, 플랜지와 중앙코어(10)를 통하는 개구는 길이 방향으로 서로 평행하다.
도면을 참조하면, 제4도는 본 발명의 구조물의 사시도로서, 본 발명의 구조물에는 접속구 플랜지(20)에 결합된 1개의 선형 부재(60)와, 접속구의 그 밖의 플랜지에 결합되도록 배치된 그 밖의 2개의 선형 부재(70, 80)가 구비되어 있다. 본 발명의 결합 구조에 있어서, 상기 구조물은 결합 상태를 유지하도록 되어 있다. 신속한 분해는 본 발명의 특징이 아니다. 사실, 차량에 적용하는 경우에, 본 발명의 결합 구조물은 개선된 눌림 특성을 나타내도록 의도된 것이다. 또한, 본 발명의 접속구의 코어의 중공 구조는 중공 영역 내에서 충격의 일부가 흡수되게 한다.
길이 방향으로 연장된 선형 부재(60, 70, 80)는 압출된 알루미늄 부재일 수 있다. 선형 부재의 길이 방향 연장은 압출 방향을 나타낸다. 압출된 접속구와 선형 부재 사이의 수직 정렬은 특히 접속구와 같이 대체로 동일 평면에 놓인 선형 부재에 대해 적용 할 수 있다.
압출된 선형 부재에 압출된 접속구를 연결하는 것은 부수적인 장점이 있다.
압출물의 밀접한 치수 공차에 의해 상응하는 압출물 사이에 꼭 끼워지게 된다. 압출물과 압출물을 용접하는 것은 공극이 문제가 되는 경우에 비유사 제품에 압출물을 용접하는 것보다 좋을 수 있다. 압출물과 이 압출물의 조립체는 훨씬 더 좋으며, 충격의 경우에도 더욱 예측 가능하다. 또한, 예를 들어 조립체가 열처리되는 경우에 압출물과 압출물 조립체는 이러한 열처리에 대해 더욱 균일하게 반응한다.
부재(60)와 같은 선형 부재에는, 상응하는 중공 플랜지(20)의 외면(38)과 맞추어지게 된 내면(68)이 마련된 벽(63, 64, 65, 66)에 의해 한정되는 중공의 둘레 부분이 구비되어 있다. 선형 부재는 상응하는 표면(38, 68)에서 실질적으로 정합되는 형상을 가짐으로써 플랜지에 맞추어지게 되어 있다. 직사각형 형태가 도시되고 기재되어 있지만, 홈이 형성된 표면, 상응하는 키이 및 키이 홈을 포함하는 플랜지(20)와 선형 부재(60)의 상응하는 표면(38, 68)에 대한 그 밖의 형상도 본 발명에 의한 것이다.
선형 부재(60, 70, 80)의 중공 둘레는 통상적으로 본 발명의 결합 구조물의 암형(female) 요소를 형성한다. 접속구의 플랜지는 결합 구조물의 수형(male) 요소를 형성한다. 결합 구조물에 대한 양호한 실시예에 있어서, 선형 부재(60)의 둘레 부분(62)은 선형 부재(60)의 바깥 둘레 모서리(82)가 바깥 쪽으로 연장된 플랜지(20)와 접속구의 중앙부(10) 사이에 형성된 일체벽(24)을 둘러사는 범위까지 중공 플랜지(20)를 넘어서 배치된다.
바람직하게는, 플랜지(20) 및 결합된 선형 부재(60) 사이의 경계는 꼭 끼워지게 되어 있다. 예를 들어, 플랜지(60)의 둘레 단부(62)는 플랜지에 끼워지므로 실질적이거나 충분한 압축력에 의해 이들 부재가 제 위치에 유지될 수 있다. 치수상의 끼워맞춤은 가능한 한 꼭 끼워지게 되고, 어떠한 경우에는 꼭 끼워맞추기 때문에 조립하는 데 보조 장비가 요구된다. 일반적으로, 상응하는 표면 사이의 간극은, 이상적으로는 로봇 용접 장비로 용접이 한 번에 수행되기 위하여 0.060 인치(0.152)보다 작아야 한다. 압출된 접속구의 치수상의 균일성은 한 쪽 방향으로의 압출 공정의 함수이고, 그 밖의 방향으로는 절삭 또는 기계 가공 공정의 함수이다. 양호한 실시예에 있어서, 압출된 접속구에 선형 부재의 둘레 단부(62) 모서리를 결합하기 위해 용접을 시행한다. 중공 플랜지(20) 및 코어(10) 사이에 형성된 접속구의 벽(26)의 두께는, 구조적인 지지체를 제공하며 선형 부재(60)의 단부 전체 둘레에 대하여 고품질의 공극이 없는 용접을 보장하도록 충분한 기저 금속을 제공하기에 적합한 것이 좋다. 본 기술 분야의 당업자라면 압출된 알루미늄 선형 부재에 압출된 알루미늄 접속구를 연결하는 용접이 비유사 제품 사이에서 통상적으로 형성된 용접보다 품질이 좋다는 것을 알 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 둘레의 용접 위치에 상응하는 접속구의 벽(26)의 두께는 플랜지(20)의 그 밖의 벽(32, 34, 36)의 벽 두께보다 두껍다. 용접 후의 시효 처리가 요구되는 경우에, 압출된 접속구와 압출된 선형 부재의 조립체를 사용함으로써 결합된 구조물의 모든 구성요소에 대하여 균일한 열처리가 이루어진다. 제1도와 제4도에 도시된 양호한 실시예에 있어서, 선형 부재의 벽(63, 64, 65, 66)의 두께는 1.0 내지 4.0일 수 있고, 플랜지 벽(32, 34, 36)의 벽 두께는 3.0 내지 4.0일 수 있지만, 중공 플랜지(20)와 접속구의 중앙 코어(10) 사이의 공통된 일체벽(26)의 벽두께는 다른 벽의 두께보다 두껍고, 5 내지 15의 범위 내에 있는 것이 좋다.
제6도는 압출된 접속구의 바깥 쪽으로 연장된 플랜지 위에 배치된 3개의 선형 부재(60, 70, 80)가 구비된 본 발명의 결합 구조물을 도시하고 있다. 상응하는 플랜지에 대한 상기 선형 부재(70, 80)의 배치 및 선형 부재(70, 80)의 부착은 중공 플랜지(20)에의 선형 부재(60)의 배치에 대해 상술한 바와 같은 동일 형상을 따른다.
제6도에 도시된 구조에 있어서, 접속구의 중앙 코어(10)는 선형 부재가 상응하는 플랜지에 장착된 후에 노출된 채로 남아 있다. 이러한 개방된 중앙 코어(10)는 어떠한 경우에도 바람직하며, 특히 경량화의 장점을 극대화하지만, 그 밖의 경우에는 중앙 코어(10)를 둘러싸는 것이 좋을 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 중앙 코어(10)는 그 외부 모서리 표면에 덮개를 용접하고 중앙 코어(10)의 상부 및 바닥 외부 모서리 표면에 상응하는 덮개를 두어 둘러쌀 수 있다. 이와 같은 용접은 중앙 코어에 선형 부재의 바깥 둘레면을 용접함과 동시에 수행할 수 있다. 별법으로서, 동일 또는 비유사한 재료의 삽입물을 접속구의 코어 위에 끼움으로써 중공 부분을 둘러쌀 수 있다.
제13도에 도시된 바와 같이, 어떠한 경우에 대해서도, 참조 부호 95, 96과 같은 구멍 또는 슬롯을 제공하도록 선형 부재(90)의 바깥 둘레(92)에 작은 부분을 제거하는 것이 좋을 수 있다.
다양한 크기와 형상일 수 있는 이들 슬롯(95, 96)은 선형 부재(90)가 배치된 곳 위의 플랜지(100)의 외면(98)과 선형 부재(90) 사이의 결합이 증대되도록 부가적인 용접이 이루어질 수 있는 장소를 제공한다.
다양한 변형 예가 도면에 도시되어 있다. 예를 들어, 제7도에는 대체로 삼각형 단면 형상의 중공 코어(122)가 마련된 압출된 접속구(120)이 도시되어 있다. 플랜지의 형상은 도면에 도시된 것으로부터 변경될 수도 있다. 제7도에 도시된 접속구의 중앙 코어(122)의 바깥 쪽으로의 연장부는 서로 사각(斜角)으로 배치되고 길이 방향으로 연장된 얇은 벽의 중공 플랜지(124, 126)이다. 제7도에는 접속구 코어(122)의 바깥 쪽으로 연장된 리브(121)가 마련되어 있다. 이러한 리브(121)는 플랜지(126)에 적용된 선형 부재에 대한 정지부 또는 배치 장치로서 기능하도록 제공될 수 있다. 선형 부재의 둘레 단부가 리브(126)에 인접할 때가지 선형 부재를 플랜지(126)에 누름으로써, 선형 부재의 둘레 부분이 끼워 맞추어지고 이어서 선형 부재를 상응하는 플랜지와 접속구의 코어 사이의 공통벽에서 접속구에 대해 용접하도록 이상적으로 배치되는 것이 보장된다.
제8도는 단지 하나의 길이 방향으로 연장된 얇은 벽의 중공 플랜지(130)가 중공 코어의 바깥 쪽으로 연장되어 있는 실시예를 도시한다. 이와 같은 실시예에 있어서, 선형 부재는 플랜지(130) 위에 제공될 수 있고, 어떤 경우에는 코어 위에도 제공될 수 있다. 제9도는 바깥 쪽으로 연장된 2개의 중공 플랜지(144, 146)와 직사각형 단면 형상의 중공 코어(142)가 구비된 압출된 접속구(140)을 도시하고 있다. 플랜지(146) 중의 하나는 외면(148)의 단면 형상이 원형이고 내면(147)의 단면 형상이 직사각형이다. 이것은 본 발명의 압출 접속구에 유용한 형상의 탄력성을 보여주는 일례일 뿐이다. 상기 실시예에 있어서, 선형 부재는 플랜지(144)에 배치되어 있고, 그 밖의 플랜지(146)는 자동차 문의 프레임과 같은 차량 프레임 부재의 일부를 포함할 수 있다.
제10도와 제11도는 본 발명의 실시예를 도시하고 있는데, 바깥 쪽으로 연장된 중공 플랜지(제10도의 150, 152 또는 제11도의 160)는 중공 코어 부분(154 또는 164)과 같이 동일한 길이 방향의 연장부가 구비되어 있지 않다. 이와 같은 실시예는 상이한 크기의 선형 부재가 압출된 접속구에 적용된 경우에 적용된다. 이와 같은 접속구를 만든 양호한 방법은 동일한 길이 방향 연장부(L)가 마련된 모든 플랜지(150, 152)와 중앙 부분이 구비된 접속구를 압출하는 것이다. 이어서, 요망되지 않은 플랜지의 길이 방향 부분은 밀링이나 블랭킹(blanking)에 의해 제거된다. 제11도에 도시된 바와 같이, 후속하는 굽힘 작업은 접속구의 일부 또는 전체에 수행될 수 있다.
제15도와 제16도는 제 위치에 체결될 수 있는 본 발명의 접속구를 도시하고 있다. 체결 옵션은 차량 수리시와 같이 단순하고 교체가 용이할 수 있다. 제15도에 도시한 바와 같이, 접속구의 중앙 코어(190)는 코어 벽(191)에 의해 분할되어 있다. 코어 벽의 기저부에는 볼트 구멍(194, 195)이 마련된 두꺼운 부분이 있다. 볼트 구멍은 연속되는 기계 가공 도는 압출 공정에 의해 마련될 수 있다. 제15도는 접속구가 체결되는 리셉터클(receptacle)(199)을 도시하고 있다. 선형 부재는, 전술한 바와 같이, 리셉터틀(199)에 체결되기 전 또는 후에 플랜지(196, 197)에 부착된다.
제16도는 볼트 구멍(210)이 접속구의 중앙 코어(212)를 통하여 기계 가공에 의해 형성된 변형례를 도시하고 있다. 이러한 볼트 구멍은 본 발명의 접속구의 위치를 정하는 데 사용된다.
다른 실시예가 제17도에 도시되어 있다. 여기에는 2개의 접속구(220, 222)가 마련되어 있는데, 각각의 접속구는 바깥 쪽으로 연장된 중공 플랜지와, 각각의 중공 코어(221, 223)가 마련되어 있다. 작은 접속구(220)는 바깥 쪽으로 연장된 플랜지(224)가 마련되어 있고, 큰 접속구(222)는 바깥 쪽으로 연장된 2개의 플랜지(226, 228)가 마련되어 있다. 본 실시예에서 작은 접속구의 코어는, 선형 부재가 적용될 수 있는 바깥 쪽으로 연장된 3개의 플랜지(224, 226, 228)가 구비된 복수 개의 부품이 조립된 접속구를 이루도록 큰 접속구(222)의 코어의 안쪽에 포개 넣어지게 설계되어 있다. 본 실시에는 고른 간격으로 압출 형상이 절단되고 조립시에 약간의 기계 가공을 하거나 기계 가공이 전혀 필요 없이 다방향 플랜지가 제공되게 해준다. 본 실시예에 있어서, 플랜지(224)는 선형 부재가 삽입될 수 있는 암형(female) 부재로서 제공되고, 그 밖의 플랜지(226, 228)는 선형 부재가 삽입되는 수형(male) 부재로서 제공된다.
또 다른 실시예가 제19도에 도시되어 있는데, 여기에는 중공 코어 부분(132)이 마련된 접속구(130)가 나타나 있다. 중앙 코어(130)는, 이 코어에 의해 끼워맞물리는 선형 부재(134)와 같은 선형 부재를 수용하게 되어 있다. 안장 형태의 끼워맞춤은 선형 부재에 키이(136)와 같은 압출된 키이 및 슬롯과 같은 상응하는 슬롯의 사용에 의해 증진되고 촉진된다. 본 실시예의 접속구에는 선형 부재(142)가 적용될 수 있는 바깥 쪽으로 연장된 플랜지(140)가 구비되어 있다. 복수개의 플랜지가 상기 실시예에 제공될 수 있다.
제20도에는 본 발명의 다양함을 나타내는 압출된 접속구가 구비된 실시예가 도시되어 있다. 제20도의 접속구에는 중앙 코어(150), 선형 부재를 수용하기 위한 바깥 쪽으로 연장된 2개의 중공 플랜지(152, 154) 및 표면에 접속구를 부착하기 위한 볼트 구멍(160, 162)이 마련될 수 있는 그 밖의 플랜지(156, 158)가 구비되어 있다.
본 발명의 가장 양호한 실시예를 앞에서 설명하였다. 본 기술 분야의 당업자라면, 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 본 발명의 상세의 다양한 변형이 가능하다.

Claims (22)

  1. 복수 개의 선형 부재(60, 70, 80)의 단부를 연결하기 위한 알루미늄 합금으로 된 차량 프레임용의 압출된 접속구(8)로서, 상기 접속구는 대체로 중공인 코어(10)와 상기 코어(10)로부터 연장되고 서로 이격된 측벽(32, 34)이 구비된 2개 이상의 중공 수형 부재(hollow male element)(20, 40, 50)로 이루어지고, 상기 측벽(32, 34)은 단부벽(36)에 의해 일체로 연결되며, 상기 측벽(32, 34)과 단부벽(36)의 벽 두께는 4미만이고, 2개 이상의 상기 중공 수형 부재(20, 40, 50)는 코어(10)의 바깥 쪽으로 연장됨으로써 그 주축이 그 측방향 연장부를 따라 서로 사각(斜角)을 형성하며, 끼워맞춤에 의한 연결과 용접 및/또는 접착제에 의한 부착과 같은 보조 조립 수단을 통하여 상기 선형 부재의 암형 단부(female end)(60, 90)와 조립 및 접합시키기 위하여, 상기 중공 코어(10)와 중공 수형 부재(20, 40, 50)에는 상기 접속구를 통하는 길이 방향의 평행 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측벽(32, 34)과 단부벽(36)의 두께는 3미만인 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측벽(32, 34)과 단부벽(36)의 두께는 2미만인 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중공 수형 부재(20, 40, 50)에는 각각 서로 평행하게 배치된 2개 이상의 대향면(32/34, 43/33)이 마련되는 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코어(10)와 중공 수형 부재(20, 40, 50) 사이에 형성된 공통벽(24, 28, 30)의 두께는 상기 압출된 접속구의 길이 방향으로 연장된 나머지 벽(32, 34, 36)의 두께보다 두꺼운 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중공 수형 부재(20, 40, 50)는 각각 그 일단에서 코어(10)의 측면부(22)와 일체로 바깥 쪽으로 연장되고 대체로 평평하게 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 측벽(32, 34)과, 상기 측벽(32, 34)과 일체로 연결되고 길이 방향으로 연장되는 단부벽(36)으로 이루어지는 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중공 수형 부재(20, 40, 50)의 단부벽(36)은 상기 측벽(32, 34)의 둘레 단부에서 상기 중공 수형 부재(20, 40, 50)의 전체 길이 방향 연장부를 따라 측벽(32, 34)과 연결되는 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  8. 제1항에 있어서, 1개 이상의 중공 수형 부재(20, 40, 50)의 길이 방향 연장부는 상기 코어(10)의 길이 방향 연장부보다 작은 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  9. 제1항에 있어서, 1개 이상의 중공 수형 부재(20, 40, 50)의 길이 방향 연장부는 상기 코어(10)의 길이 방향 연장부보다 큰 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코어(10)는 그 길이 방향 연장부를 따라 단면 형상이 대체로 동일하고, 상기 중공 수형 부재(20, 40,50)는 그 길이 방향 연장부를 따라 단면 형상이 대체로 동일한 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접속구의 길이 방향을 따라 1개 이상의 선형 부재 정지 리브(121)가 마련되는 것인 차량 프레임용의 압출된 접속구.
  12. 압출된 알루미늄 합금제의 접속구(8)로 이루어지고 복수 개의 선형 부재(60,70, 80)의 단부가 상기 접속구(8)에 의해 상호 연결되는 차량 프레임용의 결합 구조물에 있어서, 상기 접속구는 길이 방향으로 연장된 중공 코어(10)와, 상기 코어(10)로부터 연장되어 서로 이격된 측벽(32, 34)이 각각 마련된 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 중공 플랜지(20, 40, 50)를 구비하고, 상기 측벽(32, 34)과 단부벽(36)은 벽두께가 4미만이고, 바깥 쪽으로 연장된 상기 플랜지(20, 40, 50)의 주축이 서로 사각을 형성하도록 2개 이상의 상기 중공 플랜지(20, 40, 50)와 선형 부재(60, 70, 80)는 상기 코어(10)의 바깥 쪽으로 연장되고, 상기 접속구의 상기 플랜지(20, 40, 50)는 상기 결합 구조물의 수형 부재를 형성하고, 길이 방향으로 연장된 2개 이상의 선형 부재(60, 70, 80)는 상응하는 접속구의 중공 플랜지(20)의 상응하는 외면(38)과 맞추어지는 내면이 마련된 벽(63, 64, 65, 66)에 의해 규정되는 중공(中空)의 둘레 부분(62)이 각각 마련되고, 상기 중공의 둘레 부분(62)은 상기 결합 구조물의 암형 부재를 형성하고, 선형 부재(60)의 둘레 부분(62)의 단부에 따른 둘레면이 상기 접속구의 공통벽을 둘러싸고 선형 부재와 중공 플랜지(20)의 맞추어지는 면 사이의 끼워맞춤 연결과 용접 및/또는 접착제 결합으로 구성되는 보조 조립 수단에 의해 조립되도록, 각각의 선형 부재(60)의 둘레 부분(62)이 상응하는 중공 플랜지(20) 위에 영구적으로 배치되고, 상기 중공 플랜지(20)의 측벽의 외면과 선형 부재의 내면이 상기 플랜지의 전체 길이 방향 연장부를 따라 플랜지의 경계의 둘레에서 맞추어지는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 코어(10)와 플랜지(20, 40, 50) 사이에 형성된 공통벽의 두께는 상기 압출된 접속구의 길이 방향으로 연장되는 나머지 벽(32, 34)의 두께보다 더 두꺼운 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  14. 제12항에 있어서, 각각의 상기 중공 플랜지(20, 40, 50)는 그 일단에서 코어(10)의 측면부(24)와 일체로 바깥 쪽으로 연장되고 대체로 평평하며 길이 방향으로 연장된 적어도 한 쌍의 측벽(32, 34)과, 상기 플랜지의 측벽(32, 34)과 일체로 연결되고 길이 방향으로 연장되는 단부벽(36)으로 이루어지는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  15. 제12항에 있어서, 상기 중공 플랜지(20, 40, 50)의 단부벽(36)은 상기 측벽의 둘레 단부에서 상기 중공 플랜지의 대체로 전체 길이 방향 연장부를 딸 플랜지(20, 40, 50)의 측벽(32, 34)과 연결되는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  16. 제12항에 있어서, 상기 코어(10)와 중공 플랜지(20, 40, 50)는 그 전체 길이를 따라 단면 형상이 대체로 동일한 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  17. 제12항에 있어서, 상기 선형 부재(60, 70, 80)를 상기 플랜지(20, 40, 50)에 부착하기 위하여, 주변의 플랜지(20, 40, 50)에 겹쳐지는 선형 부재(60, 70, 80)의 일부를 제거하고 이 제거된 영역에 용접을 시행하는 것인 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 플랜지(20, 40, 50)의 측벽에 겹쳐서 용접을 시행하는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  19. 제18항에 있어서, 상기 플랜지(20, 40, 50)의 단부벽에 겹쳐서 용접을 시행하는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  20. 제12항에 있어서, 상기 선형 부재(60)의 둘레단부(62)를 압출된 접속구에 조립하기 위해 둘레 용접을 시행하는 것인 프레임용의 결합 구조물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 선형 부재(60, 70, 80)를 코어(10)와 중공 플랜지(20, 40, 50) 사이에 형성된 접속구 벽에 대해 압출된 접속구에 용접하는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
  22. 제12항에 있어서, 상기 압출된 선형 부재는 상기 코어(10)의 안 쪽에 끼워 맞추어지는 것인 차량 프레임용의 결합 구조물.
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