РАМА КРЫШИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE ROOF FRAME

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усилению для стыка рамы транспортного средства, в частности, к расширяющемуся усилению по периметру транспортного средства, применяемому для стыков рамы, включая стыки панели крыши.
Уровень техники
Обычно при конструировании рам транспортных средств возникают трудности с доступом к некоторым частям рамы для выполнения различных сварочных работ, позволяющих полностью усилить раму транспортного средства. Эти ограничения доступности могут негативно отразиться на характеристиках конструкции рамы транспортного средства. Кроме того, в различных транспортных средствах, где требуется увеличенное усиление, проблемы, связанные с возможностью доступности для сварочных аппаратов, могут быть настолько серьезными, что это приведет к значительному уменьшению количества возможных вариантов, относящихся к расположению мест сварки различных элементов рамы.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена рама крыши транспортного средства, которая включает в себя склеивающую структуру, имеющую носитель для клея и расширяющийся конструкционный клей, помещенный, по крайней мере, на часть наружной поверхности носителя. Расширяющийся конструкционный клей имеет установочное состояние и структурное состояние, причем в структурном состоянии клей имеет больший объем, чем в установочном состоянии. Рама крыши транспортного средства также включает в себя совокупность элементов, которые вместе образуют стык рамы, при этом внутри стыка рамы образована полость стыка. Склеивающая структура расположена внутри полости стыка, а носитель для клея и расширяющийся конструкционный клей в своем структурном состоянии практически полностью занимают полость в раме и неподвижно соединяют элементы рамы без необходимости использования дополнительных механических креплений рядом с полостью стыка.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена рама транспортного средства, которая включает в себя совокупность элементов, по крайней мере частично образующих полость стыка, носитель для клея, размещенный в полости стыка, и расширяющийся конструкционный клей на наружной поверхности носителя, неподвижно соединяющий элементы рамы транспортного средства. Носитель для клея и расширяющийся конструкционный клей практически полностью заполняют полость стыка.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ формирования стыка рамы транспортного средства, в котором формируют склеивающую структуру, имеющую носитель для клея и расширяющийся конструкционный клей, помещенный, по крайней мере, на части наружной поверхности носителя, причем расширяющийся конструкционный клей находится в сжатом (плотном) состоянии. Несколько элементов рамы транспортного средства располагают таким образом, чтобы они вместе образовывали соединенную раму с полостями внутри стыков. В полостях стыков размещают склеивающую структуру, которая имеет возможность только ограниченного перемещения, когда расширяющийся конструкционный клей находится в сжатом состоянии, а клеевой слой отверждается. Способ также включает в себя этап отверждения расширяющегося конструкционного клея, чтобы он расширился до структурного состояния и практически полностью заполнил полость стыка и образовал практически неподвижное соединение между элементами рамы транспортного средства. При этом для создания неподвижного соединения не требуется использовать дополнительные механические крепления рядом с полостью стыка.
Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения будут поняты и оценены специалистами в данной области техники после изучения приведенных ниже описания, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На сопроводительных чертежах представлено следующее.
На Фиг. 1 представлен общий вид спереди и сбоку транспортного средства, в котором используется расширяемое усиление, согласно одному из вариантов осуществления.
На Фиг. 2 представлен общий вид сверху рамы транспортного средства, в котором используется расширяемое усиление, согласно альтернативному варианту осуществления.
На Фиг. 3 представлен поперечный разрез рамы транспортного средства с Фиг. 2, выполненный по линии III-III, где расширяемое усиление находится в установочном состоянии.
На Фиг. 4 представлен поперечный разрез транспортного средства с Фиг. 3, на котором расширяемое усиление находится в структурном состоянии.
На Фиг. 5 представлен общий вид рамы транспортного средства, в котором используется расширяемое усиление согласно другому альтернативному варианту осуществления.
На Фиг. 6 представлена блок-схема способа формирования соединения для рамы транспортного средства за счет использования внутри рамы транспортного средства расширяемого усиления.
Осуществление изобретения
Термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные, использованные в описании, относятся к расположению устройства, изображенного на Фиг. 1. Однако необходимо понимать, что элементы устройства могут иметь и другие ориентации, если явно не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и описанные далее, приведены в качестве примера реализации концепции изобретения. При этом конкретные размеры и прочие физические характеристики, относящиеся к описанным вариантам воплощения, не должны рассматриваться в качестве ограничения, если явно не указано иное.
На Фиг. 1-4 ссылочной позицией 10 обозначена рама, установленная на транспортное средство, при этом рама 10 включает в себя склеивающую структуру 14 с носителем 16 и расширяющимся конструкционным клеем 18, соединенным, по крайней мере, с частью наружной поверхности 20 носителя 16. Расширяющийся конструкционный клей 18 имеет сжатое установочное состояние 22 и расширенное структурное состояние 24, причем в структурном состоянии 24 конструкционный клей 18 имеет больший объем, чем в установочном состоянии 22. Несколько элементов 26 рамы транспортного средства вместе образуют стык 28 рамы, внутри которого имеется полость 30. Склеивающая структура 14 находится внутри полости 30, причем носитель 16 и расширяющийся конструкционный клей 18 в структурном состоянии 24 практически полностью заполняют полость 30 и неподвижно соединяют несколько элементов 26 рамы таким образом, чтобы исключить необходимость использования дополнительных механических креплений рядом с полостью 30 стыка 28 рамы.
На Фиг. 3 и 4 показано, что носитель 16 для клея может иметь выполненный за одно целое соединительный зажим 40, который зацепляется по крайней мере за один из элементов 26 рамы 10 транспортного средства 12. В соответствии с различными вариантами осуществления соединительный зажим 40 включает в себя стержень 42, проходящий от наружной поверхности 20 носителя 16 до удерживающего элемента 44, расположенного на противоположном конце стержня 42. По крайней мере один из нескольких элементов 26 рамы имеет отверстие 46 для зажима, в которое вставляется и в котором фиксируется удерживающий элемент 44 соединительного зажима 40. Таким образом, стержень 42 соединительного зажима 40 подвижно зацепляется внутри отверстия 46 таким образом, чтобы склеивающая структура 14 имела возможность только ограниченного перемещения в полости 30 стыка, когда соединительный зажим 40 зафиксирован внутри отверстия 46. При этом расширяющийся конструкционный клей 18 находится в установочном состоянии 22. Таким образом, когда склеивающая структура 14 находится в полости 30 стыка, она может быть сдвинута и перемещена там для обеспечения необходимого выравнивания.
Следует понимать, что в соответствии с различными вариантами осуществления соединительный зажим 40 может представлять собой неотъемлемую часть носителя 16. Также подразумевается, что соединительный зажим 40 может быть и отдельной частью, которая крепится к носителю 16 путем сварки, механического крепления, приклеивания или иного способа соединения с заранее заданной частью носителя 16. Также подразумевается, что удерживающий элемент 44 и стержень 42 могут быть единым целым. В соответствии с данным вариантом осуществления части удерживающего элемента 44 могут быть достаточно гибкими, чтобы позволить удерживающему элементу 44 пройти через отверстие 46 и в достаточной степени удерживаться в нем. Удерживающий элемент 44 и отверстие 46 могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь лапки, выступы, углубления или аналогичные элементы и формы. Такие формы и элементы обеспечивают прохождение удерживающего элемента 44 через отверстие 46 в заранее заданной конфигурации и установку склеивающей структуры 14 в конечном положении в полости 30 стыка. В различных вариантах осуществления может быть предусмотрено, чтобы соединительный зажим 40 представлял собой отдельную часть, прикрепляемую к носителю 16, вставлялся в отверстие 46 для зажима, расположенное напротив носителя 16, и крепился к носителю 16, находящемуся в полости 30 стыка. Таким образом, соединение соединительного зажима 40, проходящего через отверстие 46, с носителем 16 служит для установки склеивающей структуры 14 в заранее заданное положение до начала отверждения.
На Фиг. 3 и 4 показано, что при отверждении расширяющегося конструкционного клея 18, что будет подробно описано ниже, расширение клея 18 передвигает склеивающую структуру 14 в полости 30 стыка. При перемещении склеивающей структуры 14 в полости 30 стыка во время увеличения объема расширяющегося конструкционного клея 18 сцепление между соединительным зажимом 40 и отверстием 46 в раме 10 транспортного средства обеспечивает такое направленное перемещение структуры 14 в полости 30 стыка, чтобы она выровнялась должным образом внутри полости 30 стыка. Соответственно, различные элементы 26 рамы 10 транспортного средства соединяются друг с другом при помощи склеивающей структуры 14 без необходимости использования дополнительной сварки элементов в точках внутри полости 30 стыка, которые находятся в труднодоступных для различных сварочных аппаратов местах. Подразумевается, что наружные части 60 различных элементов 26 рамы могут быть сварены путем точечной сварки, лазерной сварки и других сварочных технологий. Однако в некоторых транспортных средствах существует необходимость создания дополнительного структурного усиления в структурных креплениях, расположенных на внутренних частях 62 и наружных частях 60 различных стыков 28 рамы. Таким образом, склеивающая структура 14 в достаточной степени минимизирует необходимость выполнения сложных сварочных работ и использования механизмов для дополнительного усиления внутренних частей 62 стыка 28 рамы рядом с полостью 30 стыка. Таким образом, наличие склеивающей структуры 14, расположенной внутри полости 30 стыка, и прикрепление расширяющегося конструкционного клея 18 к стыку 28 рамы позволяют исключить использование дополнительных механических креплений внутри полости 30 стыка. К механическим креплениям можно отнести, не ограничиваясь этим, сварные швы, болты с гайками, заклепки, винты, крюки и/или штифты, а также другие аналогичные механические крепления.
Со ссылкой на Фиг. 3 и 4 можно отметить, что расширяющийся конструкционный клей 18 отверждается во время одного из нескольких процессов отверждения, к которым можно отнести, не ограничиваясь этим, отверждение электрохимическим покрытием различных частей элементов 26 рамы транспортного средства, специальный независимый цикл отверждения для расширяющегося конструкционного клея 18, или другой период отверждения для частей рамы 10 транспортного средства. Также подразумевается, что отверждение расширяющегося конструкционного клея 18 выполняют в качестве части множественного отверждения одной или нескольких частей рамы 10 транспортного средства. Во время отверждения расширяющийся конструкционный клей 18 подвергают нагреванию, которое служит для активации расширяющегося конструкционного клея 18. После активации происходит увеличение объема и изменение адгезивных свойств расширяющегося конструкционного клея 18. Адгезивные свойства расширяющегося конструкционного клея 18, проявляемые во время отверждения, позволяют расширяющемуся конструкционному клею 18 заполнить полость 30 стыка и соединиться с внутренней поверхностью 70 полости 30 стыка.
Со ссылкой на Фиг. 2-5, подразумевается, что склеивающая структура 14 может быть размещена в ограниченных участках внутри рамы 10 трансцортного средства таким образом, чтобы склеивающие структуры 14 минимальных размеров располагались у определенных стыков 28 рамы 10 транспортного средства 12. Подразумевается, что в отдельных вариантах осуществления склеивающие структуры 14 могут быть расположены на определенных участках линейных частей рамы 10 транспортного средства 12, таких как линейные элементы рамы 10, которые проходят между определенными стыками 28 рамы. В соответствии с неограничивающим примером, склеивающая структура 14 может быть установлена на или внутри рамы 10 на линейных частях, проходящих между двумя стыками 28 рамы 82 крыши. Подразумевается, что в различных альтернативных вариантах склеивающая структура 14 может проходить практически вокруг всего периметра 80 рамы 10 транспортного средства 12, например, по периметру 80 рамы 82 крыши транспортного средства 12. Вне зависимости от размеров и конфигурации склеивающей структуры 14, в структурном состоянии 24 расширяющийся конструкционный клей 18 практически полностью заполняет внутреннее пустое пространство 84 внутри полости 30 стыка, ограниченной несколькими элементами 26 рамы и носителем 16.
В соответствии с различными вариантами осуществления, носитель 16 склеивающей структуры 14 имеет такие размеры, что когда расширяющийся конструкционный клей 18 расположен на наружной поверхности 20 носителя 16 и находится в сжатом состоянии, склеивающая структура 14 по меньшей мере немного меньше, чем внутреннее пустое пространство 84, имеющееся между внутренней поверхностью 70 полости 30 стыка и носителем 16. Носитель 16 также имеет такие размеры, с которыми расширяющийся конструкционный клей 18 при отверждении увеличивается в объеме на достаточное расстояние от носителя 16, чтобы практически полностью заполнить внутреннее пустое пространство 84 полости 30 стыка между носителем 16 и различными элементами 26 рамы транспортного средства, выполняющими роль стыка 28 рамы 10. Размеры носителя 16 и количество и/или толщину расширяющегося конструкционного клея 18 можно менять в зависимости от различных факторов, к которым можно отнести, не ограничиваясь этим, конфигурацию стыка 28 рамы и полости 30 стыка, тип расширяющегося конструкционного клея 18, температуру и длительность отверждения, предпочтительную прочность стыка 28 рамы, материал элементов 26 рамы и клейкого основания 16 и т.д.
Обращаясь опять к Фиг. 1-5, можно отметить, что расширяющийся конструкционный клей 18 может включать в себя различные связующие вещества, которые могут включать в себя, не ограничиваясь этим, эпоксидный клей, акриловый клей, уретановый клей, анаэробные адгезивы, многокомпонентные адгезивы, пленочные адгезивы, текучие адгезивы и другие различные адгезивы, которые могут расширяться, образуя конструктивную связь. Подразумевается, что расширяющийся конструкционный клей 18 соединяется с различными элементами 26 рамы, к которым можно отнести, не ограничиваясь этим, элементы рамы крыши, элементов рамы пола, элементы стоек и различные другие элементы рамы внутри транспортного средства 12 и рамы 10. Разные элементы 26 рамы могут быть изготовлены из различных материалов, к которым можно отнести, не ограничиваясь этим, алюминий, алюминиевые сплавы, композитные материалы и/или сталь, а также другие материалы 26, из которых может быть изготовлена рама транспортного средства. Носитель 16 склеивающей структуры 14, на котором расположен расширяющийся конструкционный клей 18 в установочном состоянии 22, может быть изготовлен из различных материалов, включая, не ограничиваясь этим, алюминий, алюминиевые сплавы, сталь, стальные сплавы, композитные материалы, пластик, резину, один или несколько полимерных материалов и другие различные достаточно прочные материалы. Также следует понимать, что носитель 16 может представлять собой экструдируемый материал, который может быть экструдирован до точных размеров, необходимых для монтажа внутри полости 30 стыка. Также предполагается, что носитель 16 и расширяющийся конструкционный клей 18 могут быть совместно экструдированной системой, в которой носитель 16 и расширяющийся конструкционный клей 18 экструдируют как единое целое и придают им размеры, соответствующие установке в различных местах внутри рамы 10 транспортного средства.
Как проиллюстрировано на Фиг. 1-5, подразумевается, что склеивающая структура 14 может быть использована для формирования конструкционного крепления между определенными панелями 100 кузова, удержания панелей 100 кузова на частях рамы 10 или для создания других аналогичных структурных соединений внутри транспортного средства 12. Кроме того, склеивающая структура 14 может быть использована в различных местах транспортного средства 12, в которых может быть затруднено использование механических креплений или сварочных швов, при этом склеивающая структура 14 также может быть использована вместо или в дополнение к швам или механическим креплениям, даже при отсутствии проблем с доступом к соединительным точкам.
Для описанной общей конструкции и конфигурации склеивающей структуры 14, включающей в себя носитель 16 и расширяющийся конструкционный клей 18, предложен способ 600 формирования соединения рамы транспортного средства, позволяющий использовать склеивающую структуру 14 в раме 10 транспортного средства для обеспечения структурного соединения между различными элементами 26 рамы внутри полости 30 стыка, ограниченной соединенными элементами 26 рамы. В соответствии со способом 600 один этап включает в себя формирование склеивающей структуры 14, имеющей носитель 16 для клея и расширяющийся конструкционный клей 18, расположенный, по крайней мере, на части наружной поверхности 20 носителя 16. При этом расширяющийся конструкционный клей 18 находится в сжатом состоянии (этап 602). Другой этап способа включает в себя размещение нескольких элементов 26 рамы транспортного средства в соответствии с заранее заданной конфигурацией, которая позволяет создать стык 28 рамы и полость 30 стыка внутри стыка 28 рамы (этап 604). Затем склеивающую структуру 14 устанавливают в полость 30 стыка с возможностью только ограниченного перемещения в полости 30 стыка, когда расширяющийся конструкционный клей 18 находится в сжатом состоянии (этап 606).
Со ссылкой на Фиг. 6, в соответствии с различными вариантами осуществления способа, носитель 16 для клея может иметь выполненный за единое целое соединительный зажим 40, который сцепляется по крайней мере с одним из нескольких элементов 26 рамы транспортного средства. В соответствии с данными вариантами соединительный зажим 40 имеет стержень 42, который проходит от поверхности носителя 16 и включает в себя удерживающий элемент 44, находящийся на противоположном конце стержня 42. Когда склеивающая структура 14 находится внутри полости 30 стыка, удерживающий элемент 44 находится внутри отверстия в одном или нескольких элементах 26 рамы транспортного средства, при этом удерживающий элемент 44 практически неподвижно фиксируется внутри отверстия 46 для зажима (этап 608). После установки склеивающей структуры 14 в полость 30 стыка склеивающая структура 14 позволяет стержню 42 перемещаться на небольшую величину внутри отверстия 46 для зажима. Во время выполнения данного способа с склеивающая структура 14 может перемещаться внутри полости 30 стыка для обеспечения необходимого ее выравнивания внутри полости стыка (этап 610). Кроме того, ограниченное перемещение склеивающей структуры 14 внутри полости стыка позволяет склеивающей структуре 14 перемещаться во время отверждения расширяющегося конструкционного клея 18 таким образом, чтобы расширяющийся конструкционный клей 18 мог равномерно приклеиться к внутренней поверхности 70 полости 30 стыка.
Обращаясь опять к Фиг. 6, другой этап способа 600 включает в себя отверждение расширяющегося конструкционного клея 18, во время которого расширяющийся конструкционный клей 18 переходит в структурное состояние 24 (этап 612). В структурном состоянии 24 расширяющийся конструкционный клей 18 практически полностью заполняет полость 30 стыка и образует практически неподвижное соединение между несколькими элементами 26 рамы транспортного средства. Данный подход позволяет закрепить несколько элементов 26 рамы транспортного средства на полости 30 стыка без необходимости использования дополнительных механических креплений или швов внутри полости 30 стыка.
Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения, которая определена следующей формулой изобретения, если явно не указано иное.