ЭЛЕМЕНТ ВОСПРИЯТИЯ УСИЛИЯ, СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ПРИЕМНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ СБОРКА ИЗ ДВУХ ДЕТАЛЕЙ
FORCE-TAKING ELEMENT, RESPECTIVE RECEIVING ELEMENT FOR CONNECTING TWO PARTS OF POLYMER MATERIAL AND RESPECTIVE ASSEMBLY OF TWO PARTS

Изобретение относится к элементу восприятия усилия и к соответствующему приемному элементу для соединения двух деталей из полимерного материала, а также к соответствующей сборке из двух деталей.
Когда необходимо соединить детали из полимерного материала, часто соединения между этими деталями должны выдерживать усилия в направлении, по существу перпендикулярном к направлению соединения. Воздействие усилий на соединения, в частности, когда они выполнены из полимерного материала, такие как защелки или винты, может привести к усталости этих соединений, к появлению люфта и даже к разрыву соединения.
Чтобы избежать такого воздействия, как известно, предусмотрены короба восприятия усилий, выдерживающие эти воздействия. Такие короба восприятия усилия состоят из двух взаимодействующих между собой частей, при этом одна из частей соединена с одной из соединяемых деталей, а другая часть соединена с другой соединяемой деталью. Кроме этих коробов, как правило, необходимо также предусматривать разметочные короба (тоже из двух частей), обеспечивающие правильное относительное позиционирование соединяемых деталей.
В некоторых случаях, например, в автомобильной промышленности, окружающее пространство является очень ограниченным, поэтому следует ограничивать количество этих элементов и/или максимально их уплотнять, стараясь при этом не закрывать видимую сторону детали, содержащей эти элементы.
Изобретение призвано устранить эти недостатки и предложить элемент восприятия усилия и соответствующий приемный элемент для соединения двух деталей из полимерного материала, конструкция которых позволяет уменьшить размеры и одновременно обеспечить фиксирование и восприятие усилий двух соединяемых деталей, сохраняя при этом внешний вид соединяемых деталей.
В связи с этим первым объектом изобретения является элемент восприятия усилия, выполненный из полимерного материала, для соединения двух деталей, который согласно изобретению содержит полую камеру, по существу, в виде параллелепипеда, содержащую верхнюю стенку и нижнюю стенку, соединенные боковыми стенками, в частности по меньшей мере четырьмя попарно параллельными плоскими боковыми стенками, при этом одна из боковых стенок является открытой, при этом полая камера содержит на наружной стороне своей верхней стороны перегородки, образующие разметочный крест с четырьмя ветвями, при этом каждая ветвь расположена, по существу, перпендикулярно к одной из указанных четырех плоских боковых стенок полой камеры, и две противоположные ветви разметочного креста имеют, каждая, свободный конец, образующий плоскость, расположенную в продолжении плоскости наружной стороны смежной плоской боковой стенки.
Выполнение полой камеры на элементе восприятия усилия позволяет избежать во время изготовления появления усадочных раковин на наружной стороне нижней стенки, которая может быть видимой стороной.
Кроме того, эта полая камера и разметочный крест выполняют функцию восприятия усилий за счет взаимодействия с соответствующим приемным элементом в соответствии с изобретением, который будет описан ниже. Действующие усилия распределяются, в частности, внутри детали, содержащей элемент восприятия усилия, частично благодаря части в виде полой камеры. Такое распределение усилий позволяет, в частности, избежать появления беления на темных полимерных материалах в местах концентрации напряжений.
Кроме того, восприятие усилий происходит в большей степени в направлении, параллельном направлению ветвей, свободный конец которых расположен в продолжении плоскости наружной стороны смежной плоской боковой стенки. Это специальное расположение позволяет значительно увеличить восприятие усилия в этом направлении, что может представлять интерес, когда соединяемые детали подвержены повышенным многократным напряжениям в главном направлении.
Наконец, разметочный крест обеспечивает фиксирование соединяемых деталей и одновременно конструктивно усиливает ветви. Кроме того, взаимное расположение этих различных элементов позволяет уменьшить размер узла, образованного элементом восприятия усилия и приемным элементом, что позволяет использовать его для соединения двух деталей в исключительно ограниченном окружающем пространстве. Ветви разметочного креста могут быть перпендикулярными друг к другу.
Предпочтительно, но не ограничительно полая камера содержит на наружной стороне своей верхней стенки цилиндр, содержащий сквозное отверстие, при этом указанное отверстие проходит через верхнюю стенку, при этом каждая ветвь разметочного креста неподвижно соединена с наружной стороной цилиндра, и ось отверстия совпадает с осью схождения ветвей разметочного креста.
Это расположение позволяет скрепить элемент восприятия усилия с накрывающим его приемным элементом, что позволяет снизить риски появления вибраций между этими двумя элементами в течение времени в результате старения используемых полимерных материалов. Кроме того, ветви, образующие разметочный крест, усиливают конструкцию цилиндра.
Предпочтительно, но не ограничительно высота цилиндра над верхней стенкой полой камеры вдоль его оси превышает высоту ветвей креста вдоль этой же оси. Это обеспечивает идеальное прилегание между элементом восприятия усилия и описанным ниже соответствующим приемным элементом во время их соединения завинчиванием.
Предпочтительно, но не ограничительно две другие противоположные ветви разметочного креста имеют, каждая, конец, образующий плоскость, расположенную в продолжении плоскости наружной стороны смежной плоской боковой стенки. Восприятие усилия может при этом происходить в двух направлениях разметочного креста.
Предпочтительно, но не ограничительно ветви разметочного креста являются, по существу, перпендикулярными к верхней стенке полой камеры. Таким образом, они ориентированы вдоль оси главного усилия, что повышает прочность узла.
Объектом изобретения является также приемный элемент из полимерного материала, предназначенный для взаимодействия с элементом восприятия усилия в соответствии с изобретением. Этот приемный элемент содержит стенку дна и боковые стенки, в частности четыре попарно параллельные плоские боковые стенки, при этом стенка дна и боковые стенки образуют гнездо, по существу, в виде параллелепипеда, выполненное с возможностью размещения элемента восприятия усилия. Кроме того, приемный элемент выполнен также таким образом, чтобы, когда элемент восприятия усилия находился в указанном гнезде:
- боковые стенки приемного элемента входили в контакт с боковыми стенками полой камеры элемента восприятия усилия,
- стенка дна приемного элемента входила в контакт с разметочным крестом или с цилиндром элемента восприятия усилия,
- по меньшей мере две противоположные плоские стенки входили в контакт с плоскими свободными концами двух противоположных ветвей разметочного креста элемента восприятия усилия.
Таким образом, гнездо, образованное в приемном элементе, имеет форму, соответствующую внешней форме элемента восприятия усилия.
Конструкция приемного элемента обеспечивает плотный контакт между боковыми стенками приемного элемента, плоскими боковыми стенками полой камеры и плоскими концами разметочного креста, что обеспечивает восприятие усилия в направлениях ветвей разметочного креста, при этом восприятие усилия происходит в большей степени в направлении разметочного креста, соответствующем ветвям, имеющим плоские свободные концы, которые расположены в продолжении наружной стороны смежных плоских стенок полой камеры элемента восприятия усилия.
Действующие усилия могут, таким образом, распределяться внутри детали, содержащей приемный элемент, частично благодаря приемному гнезду части в виде полой камеры элемента восприятия усилия.
Предпочтительно, приемный элемент и элемент восприятия усилия можно выполнить таким образом, чтобы не существовало зазора между входящими друг с другом в контакт плоскими боковыми стенками, в частности, в направлении ветвей разметочного креста, плоские свободные концы которых расположены в продолжении наружной стороны смежных плоских стенок полой камеры элемента восприятия усилия.
Предпочтительно, но не ограничительно, когда элемент восприятия усилия содержит цилиндр с резьбовым отверстием, стенка дна приемного элемента содержит сквозное отверстие, расположенное таким образом, чтобы его ось совпадала с осью цилиндра элемента восприятия усилия, когда последний находится в гнезде, причем это отверстие имеет диаметр, равный или превышающий диаметр отверстия цилиндра.
Приемный элемент и элемент восприятия усилия можно соединить друг с другом при помощи винта, что позволяет ограничить относительные движения двух элементов.
Полимерный материал, используемый для элемента восприятия усилия и для приемного элемента, может быть недорогим полимером, например полипропиленом без наполнителя, имеющим жесткость, достаточную, чтобы не деформироваться при рабочих температурах, которые могут составлять от -30 до 100°C.
Элемент восприятия усилия и соответствующий приемный элемент в соответствии с изобретением образуют короб восприятия усилия, который можно использовать во время соединения двух деталей из полимерного материала для фиксирования и восприятия усилий, действующих на эти две соединяемые детали.
Таким образом, можно получить короб восприятия усилия, размеры которого можно значительно уменьшить по сравнению с известными коробами восприятия усилия.
- наибольший размер между двумя параллельными плоскими стенками приемного элемента перпендикулярно к стенке дна этого приемного элемента обычно составляет от 18 до 30 мм, например 22 мм,
- наименьший размер между двумя параллельными плоскими стенками приемного элемента перпендикулярно к стенке дна этого приемного элемента обычно составляет от 14 до 20 мм, например 15 мм,
- размер перпендикулярно стенке дна приемного элемента, в частности, вдоль оси завинчивания, от видимой стороны (противоположной камере) нижней стенки элемента восприятия усилия до видимой (наружной) стороны стенки дна приемного элемента обычно составляет от 15 до 20 мм, например 17 мм.
Объектом изобретения является также сборка из двух деталей из полимерного материала, в которой согласно изобретению:
- первая деталь содержит на стороне сборки по меньшей мере один элемент восприятия усилия в соответствии с изобретением, при этом указанная сторона сборки образует нижнюю стенку полой камеры указанного элемента восприятия усилия,
- вторая деталь содержит по меньшей мере один приемный элемент в соответствии с изобретением для размещения указанного по меньшей мере одного элемента восприятия усилия первой детали, при этом боковые стенки элемента восприятия усилия и приемного элемента входят друг с другом в контакт.
Эта сборка обеспечивает эффективное восприятие усилий, а также фиксирование соединяемых деталей. В частности, неверного соединения можно избежать за счет выполнения полой камеры, две противоположные стенки которой имеют размеры и/или формы, отличные от двух других противоположных стенок.
Предпочтительно, но не ограничительно каждый приемный элемент соединяют с элементом восприятия усилия при помощи крепежного винта, проходящего через отверстие указанного приемного элемента и через отверстие цилиндра указанного элемента восприятия усилия. Как уже было указано выше, стягивание при помощи винта позволяет избегать появления вибраций, которые могут возникать по причине старения применяемых полимерных материалов.
Предпочтительно, но не ограничительно все элементы восприятия усилия имеют одинаковую ориентацию. Это представляет особый интерес, когда соединение подвергается напряжениям только в одном направлении или в двух направлениях, соответствующих направлениям ветвей разметочного креста, причем эти направления чаще всего являются перпендикулярными.
Предпочтительно, но не ограничительно элементы восприятия усилия ориентированы таким образом, чтобы ветви разметочного креста, плоские свободные концы которых расположены в продолжении наружной стороны смежных плоских стенок полой камеры элемента восприятия усилия, проходили в направлении, соответствующем направлению наибольших сил, действующих на соединение.
Соединяемые детали соединения в соответствии с изобретением являются, например, элементами обшивки салона транспортного средства. Например, речь идет об элементах обшивки двери, один из которых может образовать часть подлокотника обшивки двери.
Далее следует описание изобретения со ссылками на неограничительные прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 и 2 показан элемент восприятия усилия в соответствии с изобретением, вид в перспективе с двух противоположных сторон;
на фиг. 3 показан приемный элемент в соответствии с изобретением, накрывающий элемент восприятия усилия, изображенный на фиг. 1 и 2, вид в перспективе сверху;
на фиг. 4 показан вид в разрезе по линии А-А фиг. 3.
Под выражением «по существу горизонтальный, продольный или вертикальный» следует понимать направление/плоскость, образующие угол не более ±10°, как правило, не более ±5° или порядка 1° с горизонтальным, продольным или вертикальным направлением/плоскостью.
На фиг. 1 и 2 показан элемент 10 восприятия усилия из полимерного материала для соединения двух деталей.
Этот элемент 10 восприятия усилия содержит полую камеру 12, по существу, в виде параллелепипеда. Под выражением «по существу в виде параллелепипеда» следует понимать, что главные стенки являются частью параллелепипеда, но что они могут быть соединены изогнутыми или плоскими стенками, не являющимися частью параллелепипеда.
Наружные стороны полой камеры 12 являются сторонами, видимыми снаружи полой камеры 12, в отличие от внутренних сторон, ограничивающих внутреннее свободное пространство 13 полой камеры 12.
Эта полая камера 12 содержит верхнюю стенку 1.21 и нижнюю стенку 122, соединенные четырьмя попарно параллельными плоскими боковыми стенками 123, 124, 125, 126, при этом одна 125 из боковых стенок является открытой (фиг. 2). Стенки 123 и 125 являются, по существу, перпендикулярными к стенкам 124, 126.
Полая камера 12 содержит также на своей верхней стенке 121 перегородки, образующие разметочный крест 14 с четырьмя ветвями 16, 17, 18, 19. Эти ветви 16-19 являются, по существу, перпендикулярными между собой и к верхней стенке 121 полой камеры в данном примере.
Каждая ветвь 16, 17, 18, 19 расположена, по существу, перпендикулярно к одной из указанных четырех плоских боковых стенок, соответственно 123, 124, 125, 126, полой камеры 12. Две противоположные ветви 16, 18 разметочного креста 14 имеют, каждая, свободный конец 161, 181, образующий плоскость, расположенную в продолжении плоскости наружной стороны смежной плоской боковой стенки 123, 125 соответственно.
Полая камера 12 содержит на своей верхней стенке 121 цилиндр 20, содержащий сквозное резьбовое отверстие 21. Это резьбовое отверстие 21 проходит насквозь через верхнюю стенку 121 и выходит в свободное пространство 13, расположенное между верхней стенкой 121 и нижней стенкой 122 (фиг. 2 и 4).
Каждая ветвь 16, 17, 18, 19 разметочного креста 14 неподвижно соединена с наружной стороной цилиндра 20, при этом ось 22 отверстия 21 совпадает с осью схождения ветвей 16, 17, 18, 19 разметочного креста 14.
Высота цилиндра над верхней стенкой 121 полой камеры 12 вдоль его оси 22 превышает высоту ветвей 16, 17, 18, 19 разметочного креста 14 вдоль этой же оси 22 (см. фиг. 4).
На фиг. 3 и 4 показан также приемный элемент 30 из полимерного материала, предназначенный для взаимодействия с элементом 10 восприятия усилия, описанным со ссылками на фиг. 1, 2 и 4. На фиг. 2 видны только наружные стороны приемного элемента 30.
Этот приемный элемент 30 содержит стенку дна 301 и четыре попарно параллельные плоские боковые стенки 303, 304, 305, 306, при этом стенки дна 301 и боковые стенки 303, 304, 305, 306 образуют гнездо, выполненное с возможностью размещения в нем элемента 10 восприятия усилия. Таким образом, это гнездо имеет форму, по существу, в виде параллелепипеда, соответствующую внешней форме элемента 10 восприятия усилия.
Плоские боковые стенки 303, 304, 305, 306 сопрягаются через закругление со стенкой дна 301 и являются, по существу, перпендикулярными к этой стенке дна 301. Плоские боковые стенки 303 и 305 являются, по существу, перпендикулярными к плоским боковым стенками 304 и 306.
Приемный элемент 30 выполнен также таким образом, чтобы, когда элемент 10 восприятия усилия находился в указанном гнезде:
- боковые стенки приемного элемента 10 входили в контакт с боковыми стенками полой камеры 12 элемента 10 восприятия усилия,
- стенка дна 301 приемного элемента 30 входила в контакт с цилиндром 20 элемента 10 восприятия усилия,
- две противоположные плоские стенки 303, 305 входили в контакт с плоскими свободными концами 161, 181 двух противоположных ветвей 16, 18 разметочного креста 14 элемента 10 восприятия усилия, а также со сторонами 123 и 125 полой камеры 12 элемента 10 восприятия усилия.
Как показано на фиг. 4, между плоскими боковыми стенками, входящими в контакт с приемным элементом 30 и с элементом 10 восприятия усилия в направлении ветвей 16, 18 разметочного креста, не остается никакого зазора.
Стенка дна 301 приемного элемента 30 содержит сквозное отверстие 32, расположенное таким образом, чтобы его ось совпадала с осью 22 цилиндра 20 элемента восприятия усилия, когда этот элемент находится в гнезде (фиг. 4), причем это отверстие 32 имеет диаметр, равный или превышающий диаметр отверстия 21 цилиндра 20.
Показанные приемный элемент 30 и элемент 10 восприятия усилия скреплены друг с другом при помощи винта 40. Конец 41 винта может выходить в пространство 13 полой камеры 12, но не входя при этом в контакт с нижней стенкой 122 полой камеры 12 (фиг. 4).
Как показано на фиг. 1 и 3, элемент 10 восприятия усилия является частью детали 1 и расположен на ее стороне 2 соединения. Нижняя стенка 122 полой камеры 12 указанного элемента восприятия усилия является таким образом частью этой стороны 2 соединения.
Как показано на фиг. 3, вторая деталь 3 содержит приемный элемент 30 для размещения элемента 10 восприятия усилия первой детали 1. В частности, наружные стороны боковых стенок 123, 124, 125, 126 элемента 10 восприятия усилия и внутренние стороны боковых стенок 303-306 приемного элемента 30 входят в контакт друг с другом, когда элемент 10 восприятия усилия устанавливают в приемном элементе 30 (фиг. 4).
Ветви 16, 18 разметочного креста, плоские свободные концы 161, 181 которых находятся в продолжении смежных плоских боковых стенок 123, 125 полой камеры элемента восприятия усилия, расположены в направлении, параллельном плоскости сечения фиг. 4. Предпочтительно это направление выбирают таким образом, чтобы оно соответствовало направлению наибольших сил, действующих на соединение деталей 1 и 3.
Чтобы избежать любого риска появления усадочной раковины на видимой стороне 4 детали 1 во время выполнения литьем этой детали, полая камера 12 может содержать канавку 24 на внутренних боковых сторонах боковых стенок 123-126 полой камеры 12 на достаточном расстоянии от внутренней стенки 122 (фиг. 2).
Соединяемые детали 1 и 3 являются, например, элементами обшивки салона транспортного средства. Например, речь идет об элементах обшивки двери, из которых один может образовать часть подлокотника обшивки двери.