RS58283B1 - Zglobni trn sa plastičnom zglobnom glavom - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na zglobni trn, naročito namenjen za upravljanje vozilima pomoću senzora, koji ima zglobno telo sa prvim i drugim delom, pri čemu se na prvom delu zglobnog tela nalazi zglobna glava, zglobno telo je metalno a zglobna glava plastična, pri tome se u prvom delu nalazi sigurnosni deo na kojem je postavljena zglobna glava, na način da se ne može okretati ili skinuti.

[0002] Dotične vrste zglobnog trna su već godinama poznate iz prakse i koriste se prevashodno kao deo veze za kontrolu senzora u vozilima. U ovom slučaju se zglobni trn nalazi u čašici, čime se formira zglobni spoj. Takvi spojevi se koriste, na primer, za turbopunjač.

[0003] U takvim otežanim okolnostima pri primeni su takvi sklopovi, samim tim i zglobni trn, izloženi ekstremnim uslovima - vodi, ledu, prašini, prljavštini, kamenju, vibraciji, ekstremnim promenama temperature, i visokoj toploti. Zglobni trn je obično napravljen od metala i ima površinski premaz radi zaštite od korozije. Usled rada, zaštitni sloj se pohaba, a usled ekstremnih uslova okoline ponekad može do habanja doći veoma brzo. Na taj način otkriveni goli metal počinje da korodira, što dovodi do uništenja zgloba.

[0004] Da bi se rešio ovaj problem, kao što je već iz EP 0836019 A1 poznato, kod takvih spojeva se moraju koristiti zaštitne manžetne kako bi se zglob zaštitio od prašine, prljavštine i vlage.

[0005] Iz dokumenata EP 0702161 A2, DE 1854243 U, US 2879091 A SAD 2862740 A, FR 845561 A, EP 1418349 A2 i EP 1357306 A1, proizilazi da je poznat samo zglobni trn sa zglobnim telom od metala i plastičnom zglobnom glavom, koji su postavljeni na sigurnosnom delu zglobnog tela. EP 0702161 A2 prikazuje kao sigurnosnu površinu (sigurnosni deo) konusni deo koji ima zareze.

[0006] FR 845561 A pokazuje savijenu kragnu kao sigurnosni deo.

(0007) DE 4309226 A1 prikazuje zglobnu vezu za predajnik nivoa vozila, gde je predviđena manžetna, kako bi zaštitila zglob zbog nepovoljnih uslova okoline.

(0008) Međutim, u poznatim konstrukcijama su takve manžetne i zaptivne usne problematične, jer su skupe i stoga je i njihova proizvodnja skupa. Štaviše, oboje se habaju mehanički, tako da je sama funkcionalnost ovih zaštitnih mera samo kratkotrajne prirode.

(0009) Nadalje je od ranije prema stanju tehnike poznato da se zglobni trn proizvodi od plastike. Ove ne korodiraju ali se i ne mogu zategnuti potrebnim obrtnim momentom ili se opteretiti istom poprečnom silom kao metalni zglobni trn. Prema tome plastični zglobni trn ne predstavlja odgovarajuću alternativu za metalni zglobni trn.

(0010) Po tome se zadatak predmetnog pronalaska ogleda u tome da zglobni trn prethodno pomenute vrste bude tako izrađen i unapređen da može biti opterećivan sa visokom obrtnom snagom i dejstvu poprečnih sila i da podleže što minimalnijem habanju.

(0011) Prema pronalasku, gore navedeni zadatak se postiže kroz karakteristike iz patentnog zahteva broj 1. Po njemu se dotični zglobni trn karakteriše time što je izrađen tako da je prvi deo barem delimično šupalj, da je šuplje formirani prvi deo na prednjoj strani sabijen i da iz toga proizlazi izbočina koja deluje kao graničnik, u kojoj leži zglobna glava sigurno od izvijanja i izvlačenja.

(0012) U skladu sa pronalaskom došlo se do zaključka da se predmetni zadatak da rešiti oblikovanjem zglobne glave i zglobnog tela, i to na iznenađujuće jednostavan način. U tu svrhu je zglobna glava napravljena od plastike a zglobno telo od metala. Tako je korodiranje zglobne glave gotovo isključeno, pri čemu se zglobni trn, zbog metalnog zglobnog tela može zategnuti velikim obrtnim momentima odnosno opterećivati poprečnom silom. Protivno predrasudama u profesionalnom svetu, plastika nije nepodobna za korišćenje u zglobnom trnu. Rafiniranom kombinacijom zglobne glave od plastike i metalnog zglobnog tela se prednosti oba materijala koriste na idealan način. Na taj način je došlo do realizacije zglobnog trna koji se može jako opterećivati i koji skoro ne podleže nikakvom habanju a može se koristiti i pri najtežim vremenskim uslovima.

(0013) Od velike prednosti je to što je zglobno telo proizvedeno od čelika i na taj način ima specifične ekstremne karakteristike na opterećenja. Još jedna prednost čeličnog tela se sastoji u raznim mogućnostima obrade koje čelik nudi. Čelik može biti legirani ili običan čelik. Dalje, zajedničko telo može biti izrađeno od bilo kog metala - npr. aluminijuma ili niromaterijala - ako isti mogu da izdrže specifična opterećenja. Kao niromaterijal može, se na primer koristiti, x8CrNiS 18-9, x5CrNi 18-10 ili x5CrNiMo 17-12-2.

(0014) Da bi zglobno telo bilo još otpornije, može se zbog zaštite od korozije bar delimično površinski obložiti. U idealnom slučaju treba cela površina zglobnog tela da ima zaštitni sloj od korozije.

(0015) Na izuzetno povoljan način je između prvog dela zglobnog tela i drugog dela izvedena površina za hvatanje alatom. Na primer, šestougaoni ključ. Zglobno telo može biti izrađeno od šestougaonog vijka. Dodatno povoljno, između prvog i drugog zglobnog dela može se izraditi graničnik protiv okretanja pomoću kontramatice.

(0016) Za jednostavno povezivanje zglobnog trna sa daljim sklopom senzorske kontrole, može drugi deo imati spoljni navoj. Navoj može biti zatezno ili nezatezno izrađen, na primer u drugom delu da bude urezan ili utisnut. To donosi posebnu prednost ako je navoj izrađen još pre eventualnog oplemenjivanja zglobnog trna.

(0017) U zavisnosti od toga o kakvom se zglobu radi, zglobna glava može biti u obliku kugle, dela kugle, elipsoida ili elipsoidnog dela. Svaka zamišljena geometrija glave zgloba je moguća, koja odgovara korespondirajućoj čašici u kojoj leži zglobna glava. Dalje je moguće da zglobna glava na njenom kraju, okrenutom prema prvom delu, ima jednu površinu u obliku vrata i stoga se u smislu zaštitnog sloja proširuje preko dela površine prvog dela. Tako da je, ovaj, inače izloženi deo prvog dela, na izuzetno jednostavan način zaštićen od korozije i oštećenja. Na ovom mestu treba napomenuti, da na površini zglobne glave prilikom izrade može doći do jedne ili više ogrebotina. One mogu poslužiti kao mesto za ispunu masti ili prljavštine i na taj način smanjiti trenje između zglobne glave i njenog ležišta.

(0018) Izuzetno pogodno je da zglobni trn na prvom delu zglobnog tela bude formiran pomoću mašine za brizganje ili sinterovanje. Putem ubrizgavanje zglobne glave može se podesiti rastojanje između površine za hvatanje alata i sredine zglobne glave, tako što se pozicija zglobnog tela u mašini za ubrizgavanje menja. U tu svrhu se jedino moraju u mašini za ubrizgavanje menjati ulošci različite dužine. Tako se mogu i zglobne glave različitog prečnika fiksirati na zglobnim telima istih mera, jer je pozicija zglobnog tela u mašini za brizganje promenljiva.

(0019) Još jedan pogodan način bio bi, da je zglobna glava utisnuta ili ugrađena, tako da je na neverovatno jednostavan način stvorena idealna veza između zglobne glave i zglobnog tela.

(0020) Da bi se odgovorilo visokim zahtevima, zglobna glava može biti izrađena od polioksimetilena (POM), poliamida (PA), poliftalamida (PPA), perfluororubber (FFKM ili FFPM) ili poliimida. Svaka od ovih plastika može se obogatiti odgovarajućim sredstvima za punjenje, dopunjavanje i pojačavanje, kako bi se izradila zglobna glava koja se može idealno opteretiti. Kao punila mogu se na primer poslužiti ojačavajući materijali od stakla ili ugljenika. Nadalje, mogu se dodati maziva, na primer, politetrafluoretilen (PTFE), molibden disulfid (MoS2), grafit ili silikonsko ulje. Suštinski je da zglobna glava pokazuje otpornost na visoke temperature, niski koeficijenti trenja, visoku otpornost na habanje i dobru čvrstoću pri dovoljnoj krutosti u vezi.

(0021) U skladu sa pronalaskom je na prvom delu zglobnog tela formirani sigurnosni deo, na kojem je postavljena zglobna glava bez da se ona može izokrenuti ili izvući. Pri tome može na prvom delu biti formirano najmanje jedno udubljenje u materijalu i jedno ispupčenje. Udubljenje može na primer biti izrađeno kao rez ili zarez. U idealnom slučaju, predviđaju se nekoliko udubljenja sa odgovarajućim ispupčenjima u materijalu. Prvi deo zglobnog tela može se po potrebi izraditi u okruglom ili pravougaonom obliku. Prema pronalasku izrađuje se prvi deo šupalj - bar na određenom mestu. Udubljenja i ispupčenja mogu biti izrađena na kroz to nastaloj spoljnoj površini šupljeg prvog dela zglobnog tela. Nadalje, na unutrašnjoj površini šupljeg prvog dela mogu biti formirana udubljenja u materijalu i/ili ispupčenja, kako bi se povečala sigurnost od okretanja ili izvlačenja. Na kraju, pored toga ili alternativno moguće je da je unutrašnja površina prvog dela okrugla ili profilisana - na primer, ugaona. Da bi dobili još jednu dodatnu sigurnost protiv okretanja ili izvlačenja, šuplji prvi deo prednje strane je stisnut. Ta, na taj način nastala izbočina sama po sebi deluje kao graničnik gde je zglobna glava postavljena idealno bez mogućnosti izvlačenja.

(0022) Materijal je vađen na izuzetno povoljan način, pri čemu nastaje izbočina na prvom delu. Pri tome je suštinski bitno, da je sila vađenja manja od sile pritiska koja stvara izbočinu na zglobnom telu, kako bi se izbegla deformacija zglobnog tela. Ovom konstruktivnom merom stvara se zglobni trn, čiji prvi deo je toliko usko formiran, da traženi ugao nagiba naspram ležištu zglobne glave iznosi /- 20 °. Tako izrađena zaštitna površina zglobnog tela može se napraviti u istom alatu za presovanje, u kome se zglobno telo opremljuje sa navojem ili površinom za zahvat alatom. Ovde je od suštinskog značaja da vađenje materijala ne bude predugačko i suviše duboko, jer može doći do stvaranja pukotina na izbočini. Dalje, ispupčenje materijala ne sme da bude suviše kratko odnosno plitko, jer u suprotnom mehanički zahtevi za vezu plastike ne bi bili ispunjeni. Geometrije zbog vađenja materijala nastalih šupljina / odnosno izbočina proizilaze iz maksimalno dozvoljenih sila kompresije/pritiska na korišćen materijal i uslova ugradnje zglobnog trna. Na primer, kod jednog iz čeličnog M6 vijka koji se može termički tretirati napravljenog zglobnog tela sa prečnikom na prvom delu od 4 mm i rastojanjem od središta zgloba do predviđene površine za pristup sa alatom, za alat od 12 mm, posebno je podobno vađenje materijala od 1 do 2 mm. Kod zglobnog tela od čelika koji se ne može termički tretirati i koji sadrži manje ugljenika, udubljenje u materijalu može se značajno produžiti, bez pucanja i nastanka pukotina. Ovde treba opet napomenuti, da generalno mogu biti predviđena nekoliko udubljenja u materijalu sa odgovarajućim ispupčenjima.

(0023) Konačno, moguće je da se sigurnosni deo proizvede flangiranjem, okretanjem ili struganjem. Jedino je važno da je prvi deo napravljen tako usko da se postigne potreban ugaoni nagib od /- 20 ° prema ležištu zglobne glave. Shodno tome, se izbegava sabijanje zglobnog tela.

(0024) Sada postoje različite mogućnosti za oblikovanje i dalje razvijanje praznine predmetnog pronalaska. U tu svrhu treba sa jedne strane ukazati na tekst patenta 1 i na sledeća objašnjenja kao i sa druge strane na primer izvođenja po osnovu crteža. U vezi sa objašnjenjem izvođenja po osnovu crteža, objašnjavaju se generalno preferirana oblikovanja i dalja razvijanja šupljine. Nacrt pokazuje

Slika 1 je primer zglobnog tela u šematskom, perspektivnom prikazu,

Slika 2 je šematski prikaz bočnog izgleda zglobnog trna,

Slika 3 je perspektivni prikaz zglobnog trna kao što je prikazano na Slici 2 i

Slika 4 je pogled na zglobni trn odozgo.

(0025) Sl.1 prikazuje primer zglobnog tela 1 u šematskom i u perspektivnom prikazu. Zglobno telo 1 je izrađeno od metala – poželjno od čelika - sa prvim delom 2 i drugim delom 3. Između prvog dela 2 i drugog dela 3 je deo za pristup alata 4 formirana u šestougaonom obliku. Drugi deo 3 ima navoj, tako da se zglobno telo 1 sa šestougaonim ključem može zaviti u sklop senzorske kontrole. Pošto je zglobno telo 1 izrađeno od metala, može biti zavrtljeno velikim obrtnim momentom i prkositi velikoj bočnoj sili.

(0026) Za proizvodnju zglobnog tela 1 mogu se koristiti obični metrički vijci sa šestougaonom glavom i dodatnim trnom za formiranje prvog dela 2.

(0027) U prvom delu 2 zglobnog tela 1 je predviđen sigurnosni deo 5. Sigurnosni deo 5 koji ima četiri udubljenja u materijalu 6 kao i izbočine u materijalu 7. Konkretno su udubljenja 6 u prvom delu nastala odvaljivanjem (odvađenjem) materijala 2, pri čemu odvađeni materijal predstavlja izbočinu 7, materijalne izbočine služe kao graničnik za zglobnu glavu 8. Pri tome je važno, da vađenjem materijala 6 ne dodje do previše dugačke odnosno previše duboke šupljine, jer bi se u suprotnom mogle pojaviti pukotine na materijalu u izbočinama 7. Dalje, udubljenja u materijalu 6 ne sme da budu suviše plitka odnosno suviše kratka, inače zglobna glava ne bi bila dovoljno fiksirana u sigurnosnom delu 5.

(0028) U ovom pokaznom primeru, drugi deo 3 i predviđeni deo za pristup alata 4 prikazuje geometriju jednog M6 vijka. Prvi deo 2 ima prečnik vrata od 4 mm. Kod ove geometrije se dužina vađenog materijala 6 od 1 mm pokazala kao idealno rešenje. Dozvoljena tolerancija je u ovom pokaznom primeru /- 0,3 mm. Isto je zamislivo da se drugi deo 3, umesto sa navojem, uradi u obliku tela zakovice.

(0029) Sl. 2 prikazuje pogled sa strane zglobnog trna 9 u šematskom prikazu. Na prvom delu 2 zglobnog tela 1 je glava zgloba 8. Glava zgloba 8 ima oblik kugle odnosno kupe. Povoljno je ako se zglobna glava pravi od plastike da se formira tehnologijom brizgavanja na sigurnosnoj površini 5 prvog dela tela 2. Da bi se realizovao potreban ugao nagiba od /- 20 ° zglobnog trna 9 u čašicu (ležište), mora prvi deo 2 zglobnog tela 1 da bude dovoljno dugačak i uzan. U ovde prikazanom pokusnom primeru prvi deo 2 ima prečnik 4 mm.

(0030) Rastojanje 10 od centra zglobne glave 8 do površine za zahvat alatom 4 iznosi u ovom pokaznom primeru 12 mm. Ovom dimenzijom je obezbeđen potreban ugao nagiba zglobnog trna 9.

(0031) Slike 1 i 2 jasno pokazuju da zglobni trn 9 odnosno zglobno telo 1 štrči sa svojim gornjim delom u glavi zgloba 8.

Claims (11)

1. (0032) Sl.3 prikazuje u perspektivnom i šematskom prikazu zglobni trn 9 iz slike 2. Slika 4 prikazuje pogled na zglobni trn 9 odozgo na slikama 2 i 3. Da bi se izbeglo ponavljanje ukazuje se na prethodne prikaze na slikama 1 i 2.

   (0033) Na kraju treba jasno ukazati na to da prethodno opisani pokusni primer sprave služi samo radi objašnjavanja patenta.

   Spisak referentnih brojevi

   (0035]

   1 Zglobno telo (zajedničko telo)

   2 prvi deo

   3 drugi deo

   4 površina za zahvat alatom

   5 sigurnosni deo (površina)

   6 udubljenje (u telu, materijalu)

   7 izbočina (tela, materijala)

   8 glava zgloba

   9 zglobni trn

   10 razmak (razdaljina)

   Patentni zahtevi:

   1. Zglobni trn (9), naročito namenjen za upravljanje vozilima pomoću senzora, koji ima zglobno telo (1) sa prvim (2) i drugim delom (3), pri čemu se na prvom delu (2) zglobnog tela (1) nalazi zglobna glava (8), zglobno telo (1) je metalno a zglobna glava (8) plastična, pri tome se u prvom delu (2) nalazi sigurnosni deo (5) na kojem je zglobna glava (8) postavljena tako da se ne može izvrtati ili skinuti, naznačeno time da je prvi deo bar delimično šupalj, i da je šuplji prvi deo (2) na njegovoj prednjoj strani pod pritiskom zbijen i da tako nastala izbočina služi kao osigurač kako se zglobna glava (8) ne bi oketala ili izvukla.
2. 2. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1, naznačen time da je zglobno telo (1) proizvedeno od čelika.
3. 3. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time da je zglobno telo (1) radi zaštite protiv korozije bar delimično površinski obloženo.
4. 4. Zglobni trn prema jednom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačen time da između prvog dela (2) i drugog dela (3) prema patentnom zahtevu postoji površina za zahvat alatom (4) – pogotovo imbus ključa ili nekog drugog odgovarajućeg alata.
5. 5. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 4, naznačen time da drugi deo ima spoljašnji navoj.
6. 6. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 5, naznačen time da zglobna glava (8) ima formu kugle, segmenta kugle (kupu), elipsoida ili segmenta elipsoida.
7. 7. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 6, naznačen time da je zglobna glava (8) na prvom delu (2) tehničkim brizganjem ili sinterično formirana.
8. 8. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 6, naznačen time da je zglobna glava (8) na prvom delu (2) upresovana ili u prvom delu (2) umetnuta.
9. 9. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 8, naznačen time da je zglobna glava (8) napravljena od polioksimetilena (POM), poliamida (PA), polifalamida (PPA), perfluoro gume (FFKM ili FFPM) ili poliimida.
10. 10. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 1 do 9, naznačen time da su na prvom delu (2) formirane najmanje jedna šupljina (6), pogotovo jedan zarez ili urez, i jedna izbočina (7) u nastavku šupljine (6), koji definišu sigurnosni deo (5).
11. 11. Zglobni trn prema patentnom zahtevu 10, naznačen time da je šupljina (6) nastala tako da izvađeni materijal čini izbočinu (7).