PL237216B1 - Połączenie zatrzaskowe tulejowe - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest połączenie zatrzaskowe tulejowe.

Połączenia zatrzaskowe polegają na wciskaniu jednego elementu w drugi względem ustalonej pozycji.

Znane jest z opisu patentowego nr EP2441339 (B1) połączenie zatrzaskowe składające się z części „żeńskiej” oraz części „męskiej”, znajdujące zastosowanie w ubraniach, torbach i innych tego typu przedmiotach. Jego cechą charakterystyczną jest wystający z części „męskiej” występ wchodzący w otwór w części „żeńskiej”. Jest to rodzaj połączenia rozłącznego.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr US20030082986 (A1) znana jest modułowa konstruk cja połączenia zatrzaskowego wykonywana w szerokim zakresie wymiarów i znajdująca szerokie zastosowanie w wielu, różnych gałęziach przemysłu. Konstrukcja składa się z części „męskiej” ze specjalnie zaprojektowanym kształtem żeber, które są umieszczane w części „żeńskiej” z odpowiadającymi im rowkami. Jest to także rodzaj połączenia rozłącznego.

Znany jest z opisu patentowego nr US5435043 (A) zatrzask składający się także z części „męskiej” (część obejmowana) i odpowiednio części „żeńskiej” (cześć obejmująca). Część „żeńska” zawiera wydrążony cylindryczny korpus, pierścieniową płaską nasadkę, pierścieniową sprężynę oraz pierścieniową podkładkę, natomiast część „męska” - korpus i dopasowany element podpierający. Jest to także przykład połączenia rozłącznego, które znajduje zastosowanie m.in. w łączeniu tkanin (np.: w ubraniach, torebkach, itp.) bez trwałego odkształcenia elementów zatrzasku.

Z opisu zgłoszenia patentowego nr US5273806A znany jest sposób łączenia elementów strukturalnych, który polega na wsuwaniu żebra w wypust. Rozwiązanie konstrukcyjne zawiera także dodatkowo żebra usztywniające konstrukcję. Jest to połączenie dedykowane m.in. do łączenia elementów samolotów w bardzo szerokim zakresie rozmiarów i konfiguracji materiałowych.

Znane są również z artykułów: Klahn C., Singer D., Meboldt M.: Design Guidelines for Additive Manufactured Snap-Fit Joints (Wytyczne projektowe do wytwarzanych przyrostowo połączeń zatrzaskowych), Procedia CIRP, 2016, 50, 264-269 oraz Golewski P., Sadowski T.: Application of Thermo-Bimaterial Effect in Designing of Snap-Fit Joints (Zastosowanie efektu termicznego dwóch materiałów w projektowaniu połączeń zatrzaskowych), Archives of Metallurgy and Materials, 2019, 64(3),

1095-1100, a także Ramirez E.A., Caicedo F., Hurel J., Helguero G., Amaya J.L.: Methodology for design process of a snap-fit joint made by additive manufacturing (Metodyka procesu projektowania połączenia zatrzaskowego wykonanego metodą wytwarzania przyrostowego), Procedia CIRP, 2019, 79, 113-118 przykłady konstrukcji połączeń zatrzaskowych, wykonanych przede wszystkim z tworzyw polimerowych przy wykorzystaniu m.in. technologii przyrostowych.

Obecnie połączenia zatrzaskowe są stosowane zwłaszcza do łączenia tworzyw polimerowych, a ich kształtowanie odbywa się zazwyczaj za pomocą wytłaczania lub wtryskiwania, a także coraz częściej przy wykorzystaniu technologii przyrostowych. Znane są również przykłady połączeń zatrzaskowych w elementach metalowych, ale ich zastosowanie jest ograniczone. W przypadku wykorzystania obróbki skrawaniem zazwyczaj niezbędne jest wykorzystanie mikronarzędzi.

Problemem do rozwiązania są czasochłonne i kosztowne sposoby łączenia strukturalnych elementów cienkościennych.

Dotychczasowe rozwiązania bazują na łączeniu elementów cienkościennych za pomocą m.in.: klejenia, nitowania, w tym nitowania bezotworowego, klinczowania oraz zgrzewania tarciowego. Są to jednak sposoby bardzo czasochłonne i kosztowne.

Celem wynalazku jest uzyskanie połączenia zatrzaskowego dla konstrukcji cienkościennych, polegającego na wykorzystaniu odpowiednio ukształtowanych i wzajemnie dopasowanych elementów łączonych.

Istotą zatrzasku, według wynalazku jest to, że składa się z pierwszej części w postaci płyty, do której dolnej powierzchni zamocowane są stopniowane występy o przekroju w kształcie wycinka koła o pierwszym promieniu R1 rozmieszczone stycznie do obwodu okręgu o średnicy d. W dolnej części każdy stopniowany występ ma wysokość h1 i posiada przekrój w kształcie wycinka koła o drugim promieniu R2 większym od pierwszego promienia R1. Połączenie zatrzaskowe składa się również z drugiej części w postaci płyty, do której górnej powierzchni zamocowana jest tuleja, zawierająca otwór o trzecim promieniu R3 mniejszym od drugiego promienia R2 i nieznacznie większym od pierwszego promienia R1 stopniowanego występu. W dolnej części tulei znajduje się symetrycznie po każdej jej stronie przelotowy rowek o wysokości h2.

PL 237 216 B1

Korzystnie, że na obwodzie okręgu znajduje się od trzech do sześciu stopniowanych występów.

Pożądane jest, aby elementy połączenia zatrzaskowego były wykonane z materiału o zakresie współczynnika sprężystości E od 60 do 220 GPa.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest łatwy montaż oraz możliwość jego automatyzacji, skrócenie czasu łączenia, zmniejszenie kosztów, a także ewentualne stosowanie w konfiguracji hybrydowej (z zastosowaniem kleju w celu uszczelnienia i wzmocnienia połączenia). Elementy połączenia można wytwarzać za pomocą obróbki skrawaniem typowymi narzędziami (bez konieczności stosowania mikronarzędzi) i są one integralną częścią wytwarzanego elementu strukturalnego, co upraszcza montaż i ogranicza konieczność zatrudniania wysokokwalifikowanych pracowników.

Połączenie zatrzaskowe jest przeznaczone do łączenia strukturalnych elementów cienkościennych wykonanych ze stopów metali, głównie ze stopów aluminium i może znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju częściach maszyn, np.: obudowach, kontenerach, skrzyniach, elementach strukturalnych i pokryciowych, szczególnie w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 2 - widok rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 3 - przekrój wzdłuż linii A-A rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 4 - widok połączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 5 - przekrój wzdłuż linii B-B połączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 6 - przekrój wzdłuż linii C-C połączonego połączenia zatrzaskowego, natomiast fig. 7 - pojemnik wykonany z zastosowaniem połączenia zatrzaskowego.

Połączenie zatrzaskowe tulejowe w przedstawionym przykładzie wykonania składa się z pierwszej części 1 w postaci płyty, do której dolnej powierzchni zamocowane są cztery stopniowane występy 1a o przekroju w kształcie wycinka koła o pierwszym promieniu R1 wynoszącym 4,95 mm, stycznie do obwodu okręgu 1b o średnicy d równej 8,9 mm. W dolnej części każdy stopniowany występ 1a ma wysokość hi wynoszącą 2 mm i posiada przekrój w kształcie wycinka koła o drugim promieniu R2 równym 5,3 mm. Połączenie zatrzaskowe składa się również z drugiej części 2a w postaci płyty, do której górnej powierzchni zamocowana jest tuleja 2a, która zawiera otwór 2a o trzecim promieniu R3 wynoszącym 5 mm. W dolnej części tulei 2a znajduje się symetrycznie po każdej jej stronie przelotowy rowek 2c o wysokości h2 równej 2 mm. W osi drugiej części 2 symetrycznie po każdej stronie tulei 2a znajduje się żebro 2d, o grubości równej 2 mm, w postaci prostopadłościanu połączone z tuleją 2a na stałe. Elementy połączenia są wykonane ze stopu aluminium EN AW -2024 T351 o współczynniku sprężystości E 73 GPa.

Wykaz oznaczeń:

Pierwsza część

1a Stopniowany występ

1b Okrąg

Druga część

2a Tuleja

2b Otwór

2c Przelotowy rowek

2d Żebro

Claims (3)

1. Połączenie zatrzaskowe tulejowe, znamienne tym, że składa się z pierwszej części (1) w postaci płyty, do której dolnej powierzchni zamocowane są stopniowane występy (1a) o przekroju w kształcie wycinka koła o pierwszym promieniu R1 rozmieszczone stycznie do obwodu okręgu (1b) o średnicy d, zaś w dolnej części każdy stopniowany występ (1a) ma wysokość h1 i posiada przekrój w kształcie wycinka koła o drugim promieniu R2 większym od pierwszego promienia R1 oraz połączenie zatrzaskowe składa się również z drugiej części (2) w postaci płyty, do której górnej powierzchni zamocowana jest tuleja (2a), która zawiera otwór (2b) o trzecim promieniu R3 mniejszym od drugiego promienia R2 i nieznacznie większym od pierwszego promienia R1 stopniowanego występu (1 a), natomiast w dolnej części tulei (2a) znajduje się symetrycznie po każdej jej stronie przelotowy rowek (2c) o wysokości h2.

PL 237 216 Β1

2. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na obwodzie okręgu (1b) znajduje się od trzech do sześciu stopniowanych występów (1a).

3. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego elementy są wykonane z materiału o zakresie współczynnika sprężystości E od 60 do 220 GPa.