КРЕПЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО И СБОРОЧНЫЙ УЗЕЛ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к крепежным устройствам в форме зажима для применения в автомобилестроении.
Уровень техники
Для соединения и/или скрепления деталей обычно применяют зажимы различных типов, к которым относятся U-образные и J-образные зажимы. Известным типом транспортного средства является небольшой грузовой автомобиль типа «пикап», кузов которого имеет рамную конструкцию. В одном распространенном примере платформа пикапа опирается на раму. Для целей уменьшения веса пикапа в числе прочих мер выполняют основную раму из легких материалов, таких как алюминий. Однако если в сборочных узлах соединены разнородные материалы, например, алюминиевая поперечина на стальной раме, это может привести к гальванической реакции и коррозии. Обычно между разнородными материалами размещают изоляционный барьер, чтобы контакт между элементами соединения происходил только между однородными материалами, за счет чего можно снизить вероятность гальванической реакции и коррозии соединения, которые сокращают срок службы элементов. Для уменьшения вероятности реакции между различными элементами соединения, изготовленными из разнородных материалов, можно покрыть их изоляционным слоем.
Иногда для фиксации соединения между рамой платформы кузова пикапа, изготовленной из одного материала, например, из алюминия, и рамой транспортного средства, которая изготовлена из другого материала, например, из стали, применяют механические крепежные средства или соединения. Поскольку механическое крепежное устройство или соединитель также может быть изготовлен только из одного из этих металлов, часть этого крепежного устройства обязательно будет контактировать с элементом, изготовленным из другого материала, что потенциально может привести к гальванической (электрохимической) коррозии. Попытки исключить контакт между разнородными материалами включают в себя нанесение покрытия на крепежные элементы и соединители, а также использование более сложных устройств, как например, описано в патентной заявке JP 2005180597, опубл. 07.07.2005, которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели. Однако такие способы требуют качественной исходной эксплуатационной установки и могут быть нарушены из-за нерегулярного обслуживания при использовании продукта, когда удаляется, повреждается или не восстанавливается покрытие, предотвращающее контакт между разнородными материалами.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является предотвращение и/или подавление электрохимической коррозии в соединяемых деталях из разнородных материалов.
Для достижения этого эффекта предложено крепежное устройство для соединения первого элемента, включающего в себя первый материал, со вторым элементом, включающим в себя второй материал, отличный от первого материала, которое представляет собой зажим, имеющий первую лапку, вторую лапку и средний участок, расположенный между первой и второй лапками, причем внутренняя сторона зажима включает в себя указанный первый материал, а наружная сторона зажима включает в себя указанный второй материал, где первый и второй материалы являются различными металлами, причем зажим выровнен относительно первого или второго из соединяемых элементов так, что внутренняя сторона зажима контактирует с одним из этих элементов, а наружная сторона зажима контактирует с другим из этих элементов.
Первый материал может содержать железо, например, стальной сплав, а второй материал может содержать алюминий, например алюминий 5052. Первый и второй материалы характеризуются подверженностью гальванической коррозии при взаимном контакте.
Зажим может быть сформирован из первого и второго материала путем соединения прокаткой, где первый материал имеет толщину, которая приблизительно равна толщине второго материала.
Зажим на второй лапке может иметь гайку и отверстие, выровненное с резьбовым отверстием в гайке для вставки крепежного элемента для соединения первого элемента, второго элемента и зажима, обеспечивая отсутствие контакта первого материала со вторым материалом, что предотвращает их гальваническую коррозию.
Крепежное устройство может дополнительно включать в себя гайку с резьбовым или нерезьбовым отверстием, предусмотренную с наружной стороной первой лапки, например сформированную как неотъемлемая часть зажима.
В другом варианте осуществления предложен сборочный узел, который включает в себя первый элемент, сформированный, по крайней мере частично, из первого материала, второй элемент, сформированный, по крайней мере частично, из второго материала, который отличен от первого материала, зажим, имеющий первую лапку, вторую лапку и средний участок между первой и второй лапками, где внутренняя сторона зажима включает в себя указанный первый материал, а наружная сторона зажима включает в себя указанный второй материал, причем зажим выровнен на первом или на втором элементах так, что внутренняя сторона зажима контактирует с одним из этих элементов, а наружная сторона зажима контактирует с другим из этих элементов.
Первый и второй материалы характеризуются подверженностью гальванической коррозии при взаимном контакте.
Зажим может быть сформирован из первого и второго материалов путем соединения прокаткой.
Первый материал зажима может иметь толщину, которая приблизительно равна толщине второго материала зажима.
Зажим на второй лапке может иметь гайку и отверстие, выровненное с резьбовым отверстием в гайке для вставки крепежного элемента для соединения первого элемента, второго элемента и зажима, обеспечивая отсутствие контакта первого материала со вторым материалом, что предотвращает их гальваническую коррозию.
Зажим может включать в себя гайку, соединенную с наружной стороной первой лапки, сформированную как неотъемлемая часть зажима и имеющую по крайней мере одно резьбовое или нерезьбовое отверстие.
В другом варианте осуществления предложен зажим для соединения первого элемента, включающего в себя первый материал, со вторым элементом, включающим в себя второй материал, отличный от первого материала, который имеет первую лапку, вторую лапку с отверстием и средний участок, расположенный между первой и второй лапками, где первая лапка, вторая лапка и средний участок имеют внутреннюю сторону, включающую в себя указанный первый материал, и наружную сторону, включающую в себя указанный второй материал, причем первый и второй материалы являются различными металлами, подверженными гальванической коррозии при взаимном контакте, где первый материал нанесен на внутреннюю сторону первой лапки, второй лапки и среднего участка путем сварки прокаткой, а второй материал нанесен на наружную сторону первой лапки, второй лапки и среднего участка путем сварки прокаткой, причем первый материал имеет толщину, которая приблизительно равна толщине второго материала; а также зажим содержит гайку, расположенную на наружной стороне первой лапки или являющуюся неотъемлемой частью первой лапки, и выполненную с возможностью вставки в нее крепежного элемента для соединения первого элемента со вторым элементом, обеспечивая отсутствие контакта первого материала со вторым материалом.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображен общий вид биметаллического зажима в соответствии с предложенным решением.
На Фиг. 2 представлен общий вид снизу биметаллического зажима с Фиг. 1.
На Фиг. 3 изображен частичный вид рамы транспортного средства с установленным биметаллическим зажимом в соответствии с предложенным решением.
На Фиг. 4 изображен частичный вид рамы транспортного средства и опоры с установленным биметаллическим зажимом с Фиг. 3, на котором показана дополнительная алюминиевая поперечина платформы пикапа в соответствии с предложенным решением.
На Фиг. 5 изображен частичный вид дополнительного варианта выполнения рамы транспортного средства и опоры с установленным биметаллическим зажимом, на котором представлен альтернативный вариант выполнения зажима, где гайка биметаллического зажима сформирована путем выдавливания отверстия во второй лапке зажима в соответствии альтернативным вариантом выполнения.
На Фиг. 6 представлен общий вид снизу биметаллического зажима с Фиг. 5.
Осуществление полезной модели
На всех чертежах, в частности, на Фиг. 1 и 2 представлен зажим, соответствующий предложенной конструкции. Зажим может иметь U-образную или J-образную форму. Зажим может быть предназначен для соединения какого-либо компонента или поперечной балки с рамой, или соединения одной детали с другой с помощью крепежного элемента, например, резьбового крепежа. В одном примере зажим может являться частью крепежного элемента для соединения платформы пикапа с рамой транспортного средства. Багажник пикапа обычно имеет раму с поперечной балкой, изготовленной предпочтительно из легкого материала. Багажник или платформа пикапа могут быть установлены на раме транспортного средства, что обычно составляет кузов, например, пассажирского пикапа или транспортного средства другого типа. Рама может быть изготовлена из высокопрочного и надежного материала, соответствующего различным промышленным стандартам и требованиям, например, из стали или сплава стали.
В частности, зажим может быть использован для соединения алюминиевой поперечной балки багажника пикапа с опорой рамы, при этом опора (и рама) может быть изготовлена из различных стальных материалов. Поскольку рама транспортного средства и/или опора изготовлены из первого материала, который может представлять собой железо, а поперечная балка может быть изготовлена из второго материала, который может представлять собой алюминий, то в месте контакта этих деталей со временем может произойти электрохимическая коррозия. Однако в представленном варианте алюминиевая поперечина может быть отделена от стальной опоры и рамы с помощью зажима, что позволит исключить электрохимическую коррозию за счет уникальной конструкции зажима.
На Фиг. 1 и 2 показан зажим 100, который имеет первую лапку 105 и вторую лапку 110, а также среднюю часть 115, которая разделяет первую и вторую лапки. Первая лапка 105 расположена в целом параллельно второй лапке 110, которая в целом находится в параллельной плоскости. В одном примере зажим 100 может быть изготовлен из многослойной композитной заготовки из двух материалов. После создания заготовки из двух материалов из нее можно изготовить зажим. После изготовления зажима из заготовки, один слой заготовки может представлять собой внутреннюю часть 120 или внутренний слой зажима 100, а второй слой заготовки может представлять собой наружную часть 125 или внешний слой зажима. В одном примере один слой заготовки может представлять собой железосодержащий металл, а второй слой заготовки может быть изготовлен из алюминия. Для некоторых вариантов применения также можно поменять эти слои местами. В качестве дополнения или альтернативы в качестве первого слоя заготовки может быть выбран любой материал, а в качестве второго слоя заготовки может быть выбран любой другой материал.
Многослойная композитная заготовка или рулон полосы, используемые для изготовления зажима 100, могут быть сформированы, изготовлены или произведены соединением холодной прокаткой (CRB). Процесс CRB является твердофазным методом соединения различных металлов с помощью прокатки, который может быть выполнен при комнатной температуре. Процесс CRB может быть использован для получения первого куска материала или заготовки из первого материала и второго куска материала или заготовки из второго материала, отличающегося от первого материала. В качестве альтернативы для формирования многослойной заготовки может быть использован любой другой известный и подходящий процесс, к которым, помимо прочего, можно отнести соединение горячей прокаткой для соединения различных металлов в процессе прокатки при повышенной температуре. После изготовления многослойной заготовки ей можно придать U-образную форму.
В многослойной заготовке или промежуточном изделии могут быть сформированы дополнительные элементы. Как показано на Фиг. 1, первая лапка 105 также имеет отогнутые и наклонные стороны. Кроме того, до, во время и/или после формирования заготовки к ней могут быть добавлены дополнительные элементы и детали. Например, до и/или во время получения U-образной формы многослойной заготовки могут быть сформированы отверстия 130 в первой и второй лапках 105, 110, а в первой лапке 105, в средней части 115 и на второй лапке 110 может быть сформирован проход 135, как показано на Фиг. 1 и 2.
В одном примере первая лапка 105 биметаллического зажима 100 может иметь выступающую гайку 140, соединенную с первой лапкой 105 или сформированную на ней с помощью соответствующего процесса соединения, формования или соответствующих соединительных конструкций и/или материалов. Гайка 140 может быть соединена с первой лапкой 105 путем обжимки. Гайка 140 или втулка могут иметь центральное нерезьбовое отверстие, которое может быть выравнено относительно отверстия 130 в первой лапке 105. Гайка 140 в первой лапке 105 может быть выровнена относительно отверстия 130 во второй лапке 110. Резьбовой болт или другой крепежный элемент может проходить через отверстие 130 в первой лапке 105 и отверстие 130 во второй лапке 110 и вставляться в нерезьбовое отверстие 130 гайки 140. Поскольку можно использовать любые крепежные элементы, в отверстии 130 нерезьбовой гайки 140 резьба болта может «нарезать» новую резьбу для упрощения процесса сборки. В качестве альтернативы можно использовать другие крепежные элементы, например, резьбовую гайку, а также «прессованную» гайку, которая может быть изготовлена из одного из материалов биметаллического зажима 100. После полного формирования зажима 100 и соединения гайки 140 с первой лапкой 105, зажим 100 может быть покрыт любым материалом для снижения и/или предотвращения окисления металлов зажима. Внутренний слой 120 биметаллического зажима 100, изготовленный из первого материала, может быть отделен от внутреннего слоя 125 биметаллического зажима 100, изготовленный из второго материала. После окончательного покрытия биметаллического зажима 100 его можно устанавливать и/или использовать в любом соединении, как показано на Фиг. 3-5. Таким образом, биметаллический зажим 100 может быть особенно полезен для соединения элементов из разнородных материалов. Как было сказано выше, в другом примере биметаллический зажим 100 может заменить вставленную гайку 140 второй лапки 110, утопленную или выступающую из материала биметаллической пластины при формировании, обеспечивая конструкцию, в которую может быть вкручен резьбовой крепеж. Выступающая гайка 140 согласно настоящему примеру, представленному на Фиг. 5 и 6, является альтернативой для отдельной гайки 140, изображенной на других фигурах.
На Фиг. 3 биметаллический зажим 100 изображен установленным на верхнюю поверхность кронштейна или опоры 145, соединенной с рамой 150 транспортного средства. Верхняя поверхность опоры расположена на раме 150 для соединения и поддержки рамы платформы пикапа. В одном примере опора 145 изготовлена из стали, а поперечина 155 платформы изготовлена из алюминия или алюминиевого сплава. В одном примере опора 145 изготовлена из высокопрочного стального сплава, а поперечина 155 платформы изготовлена из алюминия серии 5000, но также может быть изготовлена из любых соответствующих материалов, например, алюминия, алюминиевого сплава или другого аналогичного материала. Верхняя поверхность опоры 145 ограничена плоским участком опоры 145, имеющим край, расположенный на одной из ее сторон. Рядом с краем опоры 145 находится первое отверстие, а вдали от края и первого отверстия расположено второе отверстие. Биметаллический зажим 100 расположен или установлен на краю плоского участка опоры 145 так, что первое и второе отверстия 130 биметаллического зажима 100 могли быть выровнены со вторым отверстием в опоре 145, а проход 135 биметаллического зажима 100 был бы выровнен относительно первого отверстия плоского участка опоры 145.
Поперечная балка 155 платформы багажника пикапа обычно имеет конструкцию с U-образным сечением (в форме перевернутой шляпы) со средней частью 160. Поперечина 155 может иметь отверстие в средней части 160 или в любой другой части, которое выравнивается относительно первого и второго отверстий 130 биметаллического зажима 100, а также второго отверстия опоры 145, соединенного с рамой 150 транспортного средства. Хотя на чертежах изображена отдельная поперечная балка 155 платформы пикапа, эта поперечная балка 155 может являться неотъемлемой частью багажника в целом. Опора 145, соединенная с кронштейном и/или рамой 150 транспортного средства, спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать опору для всей платформы. Другие участки платформы могут быть также соединены с другими кронштейнами (не показаны) и/или частями рамы 150. На Фиг. 4 внутренний слой 120 биметаллического зажима 100 состоит из такого же материала, что и опора 145, а наружный слой 125 биметаллического зажима 100 состоит из такого же материала, что и поперечная балка 155. Вторая лапка 110 биметаллического зажима 100 расположена между верхней поверхностью опоры 145 и нижней поверхностью поперечины 155, отделяя поперечину 155 от опоры 145. Таким образом, разнородные материалы физически разделены зажимом 100, исключая возможность электрохимической (гальванической) коррозии.
На Фиг. 4 алюминиевая поперечина 155 опирается на вторую лапку 110 биметаллического зажима 100 на верхней поверхности опоры 145. Резьбовой болт или другой крепежный элемент (не показан) можно использовать для установки или фиксации платформы и поперечины 155 на опоре 145. Поскольку конец резьбового болта (не показан) может быть зафиксирован в резьбовом отверстии гайки 140 (см. Фиг. 1), соединенном с наружной поверхностью первой лапки 105 зажима, резьбовой болт может быть изготовлен из такого же или подобного материала, что и гайка 140. В частности, эти детали могут быть изготовлены из совместимых материалов, которые не приводят к коррозии. Биметаллический зажим 100 может предоставлять уникальный и высокоэффективный способ предотвращения и/или подавления электрохимической коррозии в соединительных деталях из разнородных материалов. Биметаллический зажим 100 может быть особенно полезен при использовании в сочетании с другими методиками уменьшения и/или предотвращения гальванической коррозии, например, покрытие металлов для предотвращения окисления.
В одном возможном варианте биметаллический зажим 100 может обеспечивать точное расположение и установку между поперечной балкой и опорой 145 благодаря особенной конструкции зажима. Если биметаллический зажим 100 не установлен (или установлен неверно), то поперечина 155 платформы грузовика не может быть зафиксирована на раме 150 транспортного средства. Подобно установке биметаллического зажима оборудование, используемое в его производстве, может быть модифицировано для обеспечения обнаружения двух материалов зажима 100 в процессе формирования посредством магнитного и/или визуального обнаружения, чтобы гарантировать правильную ориентацию материалов в производственном оборудовании. Поскольку сталь и алюминий имеют различные магнитные и цветовые свойства, есть возможность реализовать схему магнитного и/или визуального обнаружения для определения правильной ориентации материалов в процессе изготовления зажима 100, а также при установке. Таким образом, если биметаллический зажим 100 был правильно изготовлен, то его установка на транспортном средстве с применением указанных способов контроля положения может быть безошибочной.
Следует понимать, что представленное описание необходимо рассматривать как неограничивающий пример реализации концепции предложенного решения. Специалистам в данной области техники очевидно, что возможно множество других альтернативных вариантов реализации, а также способов применения предложенной конструкции кроме тех, которые были представлены в настоящем описании. Сущность полезной модели следует определять с учетом всех возможных эквивалентных вариантов, не указанных явно.
Использование термина «состоит главным образом из» для описания некой комбинации должно подразумевать элементы, ингредиенты, компоненты или этапы, при этом элементы, ингредиенты, компоненты или этапы, которые не оказывают существенное влияние на основные или оригинальные характеристики этой комбинации. Применение терминов «включает в себя» или «составляет» в отношении комбинаций элементов, ингредиентов, компонентов или этапов также предполагает варианты реализации, которые главным образом состоят из элементов, ингредиентов, компонентов или этапов. Применение термина «может» подразумевает, что любые описанные свойства, которые «могут» входить в изобретение, при этом могут являться дополнительными, если не указано иное.
Все термины, применяемые в формуле полезной модели, следует понимать в их наиболее широких разумных толкованиях и их обычных значениях, как это понимают специалисты в данной области техники, если иное явно не указано в описании. В частности, использование слов «какой-либо», «данный», «вышеуказанный» и т.д. надо понимать как один или несколько указанных элементов, если в формуле не указано иное.