PL237215B1 - Połączenie zatrzaskowe - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest połączenie zatrzaskowe dwóch płaskich elementów.

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 konstrukcja 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 połączenia zatrzaskowego, według wynalazku jest to, że składa się z elementu posiadającego w swojej środkowej części pierwszy występ w kształcie płyty. Symetrycznie po każdej stronie pierwszego występu znajduje się drugi występ w kształcie płyty, który w górnej części od strony listwy zawiera pierwszy rowek. W dolnej części drugiego występu znajduje się faza. Druga część połączenia zatrzaskowego składa się z płyty, która w środkowej części na pierwszej głównej ścianie posiada pierwsze zagłębienie. Na drugiej głównej ścianie symetrycznie po każdej stronie pierwszego zagłębienia znajduje się drugie zagłębienie posiadające drugi rowek i drugą fazę.

Korzystnie, że kształt przekroju poprzecznego drugiego występu jest identyczny jak kształt przekroju poprzecznego drugiego zagłębienia.

PL 237 215 B1

Wskazane 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 elementów cienkościennych wykonanych ze stopów metali, głównie ze stopów aluminium i może znaleźć zastosowanie w różnego rod zaju 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 poszczególne figury przedstawiają:

fig. 1 - widok perspektywiczny od pierwszej strony rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 2 - widok od pierwszej strony rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 3 - widok od drugiej strony rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 4 - przekrój wzdłuż linii A-A rozłączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 5 - widok od pierwszej strony połączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 6 - przekrój wzdłuż linii B-B połączonego połączenia zatrzaskowego, fig. 7 - pojemnik wykonany z zastosowaniem połączenia zatrzaskowego.

Połączenie zatrzaskowe w przedstawionym przykładzie wykonania składa się z elementu w postaci listwy 1 posiadającej w swojej środkowej części pierwszy występ 1a w kształcie płyty. Symetrycznie po każdej stronie pierwszego występu 1a znajduje się drugi występ 1b w kształcie płyty o szerokości wynoszącej 12 mm, grubości równej 1 mm i wysokości 16 mm, który w górnej części od strony listwy 1 zawiera na całej długości pierwszy rowek 1c o grubości wynoszącej 0,5 mm i wysokości równej 8 mm. W dolnej części drugiego występu 1b znajduje się faza 1d o wymiarze 0,5x30°. Odległość pomiędzy krawędzią występu 1a a krawędzią drugiego występu 1b jest równa 12 mm. Druga część połączenia zatrzaskowego składa się z płyty 2, która w środkowej części na pierwszej ścianie posiada pierwsze zagłębienie 2a. Na drugiej ścianie symetrycznie po każdej stronie pierwszego zagłębienia 2a znajduje się drugie zagłębienie 2b, o szerokości powiększonej o 9 mm w stosunku do szerokości drugiego występu 1b, grubości wynoszącej 1 mm i wysokości równej 16 mm. Drugie zagłębienie 2b posiada drugi rowek 2c o grubości wynoszącej 0,5 mm i wysokości równej 8 mm i drugą fazę 2d o wymiarze 0,5x30°. Kształt przekroju poprzecznego drugiego występu 1b jest identyczny jak kształt przekroju poprzecznego drugiego zagłębienia 2b. Elementy połączenia są wykonane ze stopu aluminium EN AW-2024 T351 o współczynniku sprężystości wzdłużnej E = 73 GPa. Z czterech zestawów połączeń zatrzaskowych wykonano puszkę przedstawioną na fig. 7.

Wykaz oznaczeń:

- Element a - Pierwszy występ

1b - Drugi występ

1c - Pierwszy rowek

1d - Faza

- Płyta

2a - Pierwsze zagłębienie

2b - Drugie zagłębienie

2c - Drugi rowek

2d - Faza

Claims (3)

1. Połączenie zatrzaskowe, znamienne tym, że składa się z elementu (1) posiadającego w swojej środkowej części pierwszy występ (1a) w kształcie płyty, zaś symetrycznie po każdej stronie pierwszego występu (1a) znajduje się drugi występ (1b) w kształcie płyty, który

PL 237 215 Β1 w górnej części od strony listwy (1) zawiera pierwszy rowek (1c), natomiast w dolnej części drugiego występu (1b) znajduje się faza (1d), z kolei druga część połączenia zatrzaskowego składa się z płyty (2), która w środkowej części na pierwszej głównej ścianie posiada pierwsze zagłębienie (2a), zaś na drugiej głównej ścianie symetrycznie po każdej stronie pierwszego zagłębienia (2a) znajduje się drugie zagłębienie (2b) posiadające drugi rowek (2c) i fazę (2d).

2. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kształt przekroju poprzecznego drugiego występu (1b) jest identyczny jak kształt przekroju poprzecznego drugiego zagłębienia (2b).

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