CZ20023325A3 - Modulární prostorový rám a způsob jeho vytvoření - Google Patents

Description

Modulární prostorový rám J> •'o

Oblast techniky

Vynález se obecně týká prostorových rámů motorových vozidel a zejména modulárního prostorového rámu konstruovaného z individuálních hydraulicky tvářených dílů.

Dosavadní stav techniky

V konstrukci vozidel jsou stále častěji používány prostorové rámy. Prostorový rám je sestava jednotlivých součástí rámu, které jsou spojeny, aby vytvářely klečovou konstrukci, na kterou jsou namontovány další části vozidla, včetně motoru, hnacího ústrojí, podvozku a zavěšeny části karoserie. Při stavbě prostorového rámu nabízí potenciálně mnoho výhod hydraulické tváření trubek, protože umožňuje výrobcům zvýšit, v porovnání s hydraulicky netvářenými prostorovými rámy, tuhost rámu, rozměrovou stabilitu, životnost a deformační vlastnosti v případě nárazu, při současném snížení hmotnosti rámu a nákladů.

Hydraulické tváření je způsob tváření kovů, při kterém je použita vysokotlaká tekutina pro roztažení trubkového polotovaru směrem ven, aby se vytvaroval podle povrchu zápustkové dutiny zápustkové sestavy pro vytvoření jednotlivého hydraulicky tvářeného dílu. Jednotlivé polotovary mohou být hydraulicky tvářeny v širokém rozsahu podélných tvarů a každý hydraulicky tvářený díl může mít uspořádání příčných průřezů, které se plynule mění podél jeho délky. Během procesu hydraulického tváření nebo následně po něm mohou být do hydraulicky tvářeného dílu ve vybraných místech podél jeho délky raženy otvory různých velikostí a tvarů.

15635 -2“

Vozidlové rámy podle dosavadního stavu techniky často obsahovaly části rámu zhotovené tvářením několika objektů lisováním a pak svařováním těchto několika lisovaných objektů dohromady. Výrobci vozidel mohou nahradit tento typ rámové součásti jednou hydraulicky tvářenou součástí a tím snížit jak počet součástí, tak počet svarů nezbytných k sestavení rámové konstrukce. V důsledku toho se sníží hmotnost vozidla a montážní náklady. Hydraulicky tvářené součásti také mají vyšší pevnost, částečně z důvodu plastické deformace stěny polotovaru během hydraulického tvářecího procesu. Přesněji, roztažení stěny polotovaru směrem ven během hydraulického tváření, působené tlakem tekutiny, způsobuje efekt mechanického zpevňování, který stejnoměrně vytvrzuje kovový materiál polotovaru. To umožňuje výrobci nahradit několik lisovaných rámových součástí jednou tužší a lehčí hydraulicky tvářenou součástí. Hydraulické tváření také produkuje méně kovového odpadu než lisování.

Tak má hydraulické tváření trubek mnoho výhod před běžným lisováním a svařováním. Počet rámových součástí může být snížen a celková hmotnost rámu může být snížena prostřednictvím navrhování účinnějších průřezů a přizpůsobením tloušťky stěny po délce každé hydraulicky tvářené součásti při současném dosahování zvýšené konstrukční pevnosti a tuhosti rámu. Náklady na obrábění jsou sníženy, protože je potřebné méně součástí. Součtové tolerance (tj. rozměrové nepřesnosti rámu) jsou snížené v důsledku větší rozměrové přesnosti každé hydraulicky tvářené součásti.

V automobilovém průmyslu je také výhodné být schopen používat stávající vybavení pro výrobu součástí prostorových rámů. Protože většina návrhů karoserií vozidel se každý modelový rok mění, je obvykle nezbytné měnit uspořádání vozidlového rámu pro uskutečnění nového designu vozidlové

15635 -3“ karoserie, a to může způsobit, že zařízení pro výrobu součástí rámů používaných pro předchozí modely vozidel zastará.

Modulární přístup ke konstrukci prostorového rámu může prodloužit efektivní životnost zařízení pro výrobu součástí rámu, protože tento přístup umožňuje, aby byly součásti prostorového rámu používány pro dva nebo více modelů a ještě dovoluje provedení modernizace designu karoserie vozidla. Modulární přístup ke konstrukci prostorového rámu bude zejména výhodný při konstrukci prostorového rámu, který je postaven z hydraulicky tvářených dílů, vzhledem k výhodám nabízeným hydraulickým tvářením trubek. Bylo by tedy v automobilovém průmyslu žádoucí mít hydraulicky tvářený modulární prostorový rám, který poskytuje snadnou montáž a umožňuje opakované použití součástí vozidlového prostorového rámu pro několik modelů vozidel. Je rovněž žádoucí vyrábět prostorový rám používající co nejméně součástí a snižující součtové tolerance na nejnižší možnou míru.

Podstata vynálezu

Přístup vynálezu ke splnění naznačených potřeb poskytuje vozidlový prostorový rám pro stavbu motorového vozidla typu pickup, obsahující hlavní modul a přední modul. Hlavní modul obsahuje dvojici ve vzájemném příčném odstupu umístěných, podélně probíhajících hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků a dvojici zadních svislých konstrukčních prvků spojených jednotlivě s příslušnými hlavními bočními nosníkovými konstrukčními prvky a vystupujících odtud směrem nahoru a tvořících dvojici nej zadnějších sloupků. Hlavní modul dále obsahuje dvojici hydraulicky tvářených horních podélných dílů, z nichž každý je ohraničen směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou zafixovanou v předem stanoveném nepravidelném vnějším povrchovém uspořádání a obsahuje sloupkovou část a podélně probíhající část. Každá sloupková

15635

-4část je spojena s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem a vystupuje odtud směrem nahoru a tvoří A sloupek a každá podélně probíhající část je spojena na své opačné koncové části s příslušným nejzadnějším sloupkem, čímž určuje podélnou délku mezi příslušným A sloupkem a nejzadnějším sloupkem. V hlavním modulu je obsažena množina spojovacích konstrukčních prvků, které jsou konstruovány a uspořádány pro rozmístění hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků, horních podélných dílů a dvojic sloupků v pevném příčném odstupu. Přední modul obsahuje dvojici předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků, dvojici předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků a přední spojovací konstrukční prvek. Přední spojovací konstrukční prvek je vytvořen a uspořádán pro vzájemné spojení předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků ve vzájemném bočním odstupu a vzájemné spojení předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků ve vzájemném bočním odstupu. Přední modul je pevně spojen s hlavním modulem tuhým spojením obou předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků s odpovídajícími hlavními bočními nosníkovými konstrukčními prvky a obou předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků se sloupkovými částmi odpovídajících hydraulicky tvářených horních podélných dílů v poloze v odstupu nahoru od příslušného hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje částečně rozložený perspektivní pohled na prostorový rám pro vozidlo typu pickup konstruovaný podle principů vynálezu a obr. 2 znázorňuje schematický pohled na sestavu zápustky pro hydraulické tváření s trubkovým polotovarem umístěným uvnitř.

* · ··♦ ·

.........·.·· ··.·

15635 -5“

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje modulární prostorový rám 10 pro vozidlo typu pickup. Prostorový rám 10 obsahuje hlavní modul 20 a přední modul 22. Hlavní modul 20 obsahuje dvojici ve vzájemném příčném odstupu umístěných, podélně probíhajících hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14 a dvojici nej zadněj šleh svislých konstrukčních prvků 26. Každý nejzadnější svislý konstrukční prvek 26 je spojen s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem 14 a vystupuje odtud směrem nahoru pro vytvoření dvojice nejzadnějších sloupků na hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvkcích 14.

Hlavní modul 20 také obsahuje dvojici hydraulicky tvářených horních podélných dílů 30, 32, z nichž každý je ohraničen směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou zafixovanou v předem stanoveném nepravidelném vnějším povrchovém uspořádání. Horní podélné díly 30, 32 mají navzájem zrcadlovou konstrukci, takže podrobněji bude probrán pouze horní podélný díl 30, ale totéž platí stejně pro horní podélný díl 32. Každý horní podélný díl 30 obsahuje sloupkovou část 34 a integrální podélně probíhající část 36. Každá sloupková část 34 je spojena s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem 14 ve spoji 37 a vystupuje odtud směrem nahoru a tvoří na něm nejpřednější či A sloupek.

Podélně probíhající část 36 každého horního podélného dílu 30 je integrálně spojena na jednom konci s příslušnou sloupkovou částí 34 a je svém opačném konci 38 spojena s horním koncem příslušného zadního sloupku 26 (pro vytvoření integrálního spojení s ním, jak je předpokládáno níže). Podélně probíhající část 36 každého hydraulicky tvářeného horního podélného dílu 30 tak určuje podélnou délku mezi příslušným předním sloupkem 34 a zadním sloupkem 26 na každé

• · 4 ·

15635

-6• * 444 « straně hlavního modulu 20. Podélná délka určená integrálním hydraulicky tvářeným konstrukčním prvkem minimalizuje součtové tolerance mezi nejpřednějšími a nej zadnějšími sloupky jak je uvedeno a podrobně popsáno ve společně uděleném patentu US 6,092,865 s názvem HYDRAULICKY TVÁŘENÝ PROSTOROVÝ RÁM A ZPŮSOB JEHO VÝROBY. Každá podélně probíhající část 36 také poskytuje nosnou konstrukci střechy nebo střešní nosníkový konstrukční prvek mezi oběma podélně probíhajícími částmi 36.

V hlavním modulu je obsažena množina spojovacích konstrukčních prvků celkově označených vztahovou značkou 40, které jsou připojeny mezi hlavními bočními nosníkovými konstrukčními prvky 14, mezi horními podélnými díly 30, 32 a mezi nej zadnějšími sloupky 26. Množina spojovacích konstrukčních prvků 40 je vytvořena a uspořádána pro zajištění hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14, horních podélných dílů 30, 32 a párů sloupků 34, 26 (tj. A sloupků 34 a nejzadnějších sloupků 26) v pevném příčném odstupu.

Každý horní podélný díl 20 dále obsahuje druhou hydraulicky tvářenou sloupkovou část 50 vystupující integrálně směrem dolů z opačného konce 38 jeho podélně probíhající části 36 a tvořící spoj 52 s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem 14, takže každý horní podélný díl 30 má obecně tvar převráceného U. Každá druhá sloupková část 50 tvoří nejzadnější či „D sloupek 26 na každém hlavním bočním nosníkovém konstrukčním prvku 14.

Každý hlavní boční nosníkový konstrukční prvek 14 vystupuje dozadu za spoj 52 s druhou sloupkovou částí 50 sdruženého horního podélného dílu 30, 32, takže nej zadněj ší část každého hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku 14 definuje spodní boční nosník 54 ložné části vozidla typu pickup. Prostorový rám 10 dále obsahuje příčný konstrukční prvek 58 ložné části probíhající napříč mezi volnými konci

0 • · • 0 ·· ····

• 00 *00 • · 0 · • · 0

15635 ložnou část tvořících spodních částí 54 hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14. Každý z dvojice svislých konstrukčních prvků 60 ložné části vystupuje směrem nahoru z příslušného volného konce příčného konstrukčního prvku 58 ložné části. Každý z dvojice podélně probíhajících horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 62 ložné části je připojen mezi příslušný svislý konstrukční prvek 60 ložné části a mezilehlou část druhé sloupkové části 50 příslušného horního podélného dílu 30, 32 (tj . příslušného D sloupku) .

Prostorový rám 10 obsahuje dvě dvojice mezilehlých svislých konstrukčních prvků 24 a 25. Párové díly každého z párů 24, 25 jsou připojeny mezi odpovídající hlavní boční nosníkový konstrukční prvek 14 a podélně probíhající část 26 příslušného horního podélného dílu 30, 32 a tím tvoří pár mezilehlých sloupků hlavního modulu 20. Páry 24 a 25 tvoří B sloupky a C sloupky hlavního modulu 20.

B a C sloupky jsou přednostně tvořeny dvojicí trubkových hydraulicky tvářených příčných dílů 64, 66 ve tvaru U. Každý díl 64, 66 je definován směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou zafixovanou v předem stanoveném nepravidelném uspořádání vnějšího povrchu a každý díl 64, 66 je montován napříč mezi hlavní boční nosníkové konstrukční prvky 14 hlavního modulu 20. Každý příčný díl 64, 66 ve tvaru U obsahuje příčnou část 68, 70 a pár ramen 72, 74 vystupujících integrálně z příslušných styčných míst 76, Ζθ ^na opačných koncích příslušných příčných částí 68, 70. Každé rameno 72, 74 každého příčného dílu 64, 66 ve tvaru U je spojeno na svém volném konci s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním dílem 14 v příslušných spojích 75, 77 a vystupuje odtud vzhůru.

Každé styčné místo 76, 78 každého dílu 64, 66 ve tvaru U je spojeno s podélně probíhající částí 36 příslušného horního • · 9990

15635 -8podélného dílu 30, 32 ve spojích 23., 27, takže ramena 72, 74 prvního a druhého příčného dílu 64, 66 ve tvaru U tím tvoří první a druhý pár v podélném odstupu umístěných příčně od sebe vzdálených mezilehlých (B a C) sloupků 24, 25, jak bylo uvedeno. Spoje 23, 27 jsou přednostně vytvořeny přivařením styčných míst 7 6, 78 do vybrání vytvořených v horním podélném dílu 30 podle principů uvedených v patentu US 6,092,865, ačkoliv vytvoření vybrání ani v jednom dílu není nezbytné pro vytvoření kteréhokoli ze spojů 23, 27. Díly mohou být, například spolu svařeny bez vybrání. Příčné části j6_8, 70 probíhají napříč mezi podélně probíhajícími částmi 36 horních podélných dílů 30, 32 a mezi sloupky 24, 25, čímž vymezují příčnou délku mezi dvojicemi odpovídajících mezilehlých sloupků 24, 25. Příčné části 68, 70 také poskytují části příčně probíhajících spojovacích konstrukčních prvků 40 hlavního modulu 20, které jsou konstruovány a uspořádány pro spojení mezilehlých sloupků navzájem v příčném pevném odstupu.

Přední modul 22 obsahuje dvojici předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků 18, dvojici předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 42 a přední spojovací konstrukční prvek označený jako celek vztahovou značkou 44. Přední spojovací konstrukční prvek 44 je vytvořen a uspořádán pro spojení (i) předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků 18 ve vzájemném pevném bočním odstupu a (ii) předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 42 navzájem ve vzájemném pevném bočním odstupu.

Přední spojovací konstrukční prvek 44 obsahuje (1) podélně probíhající přední příčný konstrukční prvek 39 připojený mezi přední konce předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 42 na tupo svařenými spoji 41, který tím tvoří zahnutou část a ramena předního horního

V·»

15635

-9♦ ♦ » • 4 • · · • · » ···< «· ·«· ·· • 4 · • · 4

4 4 • 44 * 4 ·» 4 · konstrukčního prvku ve tvaru U, (2) příčně probíhající přední spodní příčný konstrukční prvek 43 připojený mezi přední konce předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků 18 na tupo svařenými spoji 45, který tím tvoří zahnuté části a ramena předního spodního konstrukčního prvku ve tvaru U, (3) dvojici v příčném odstupu umístěných svisle probíhajících spojovacích konstrukčních prvků 47, z nichž každý je obecně připojen mezi zahnuté části 39, 43 předního horního konstrukčního prvku ve tvaru U a předního spodního konstrukčního prvku ve tvaru U a (4) příčně probíhající spojovací konstrukční prvek 49 připojený mezi dvojici ramen (tvořených předními bočními nosníkovými konstrukčními prvky 18) a přední spodní konstrukční prvek ve tvaru U.

Přední modul 22 je pevně spojen s hlavním modulem 20 tuhým propojením (1) obou předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků s odpovídajícími hlavními bočními nosníkovými konstrukčními prvky 14 (pro vytvoření teleskopicky zasazených a svařovaných spojů mezi nimi, které nejsou znázorněny, ale které jsou naznačeny čerchovanou čarou na obr. 1) a (2) obou předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 42 se sloupkovými částmi 34 odpovídajících hydraulicky tvářených horních podélných dílů 30, 32 v poloze v odstupu nahoru od příslušných hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14 (spoji svařovanými na tupo, které nejsou znázorněny, ale které jsou naznačeny čerchovanou čárou na obr. 1). Zadní konec každého předního horního bočního nosníkového konstrukčního prvku 42 je připojen v poloze v odstupu nahoru od příslušných hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14.

Přednostně jsou hlavní boční nosníkové konstrukční prvky 14 opatřeny dvojicí hydraulicky tvářených hlavních bočních nosníkových dílů 80, 82 navzájem zrcadlového provedení.

* »· 0 * > «· »· * * · » · • · · · · · ··♦♦** <1

0*0 **0 **· ** 0« ···>

15635

-10> · * • » * · · • 0 0 ·*·» Μ

Podrobně je probírán pouze boční nosníkový díl 80, ale rozbor se vztahuje shodně i na díl 82. Hydraulicky tvářený boční nosníkový díl 80 má v podstatě přímou přední část 84, která přechází do nahoru skloněné mezilehlé části 86, která naopak přechází do v podstatě přímé zadní části 88 (která poskytuje spodní boční nosník 54 ložné části pickupu).

Horní podélný díl 30 je tvářen z trubkového kovového polotovaru, který obsahuje na tupo svařený spoj 90. Konstrukce polotovaru obsahujícího na tupo svařený spoj 90 a jeho následné hydraulické tváření budou podrobněji probrány níže. Koncová část druhé sloupkové části 50 podélně probíhající části 30 má v podstatě pravoúhelníkový průřez a prochází zářezem 81 vytvořeným v hydraulicky tvářeném bočním nosníkovém dílu 80 pod tento boční nosníkový díl 80. Horní podélný díl 30 je přednostně přivařen do zářezu 81 pro vytvoření spoje 52. Koncová část je opatřena výřezem 92. Příčný díl 94, který má přednostně hydraulicky tvářenou konstrukci, a který tvoří část příčně probíhajícího spojovacího konstrukčního prvku 40 hlavního modulu 20, je namontován do odpovídajících výřezů 92 v horních podélných dílech 30, 32 a je zde zajištěn svarem nebo jiným vhodným prostředkem.

Mezi horní podélné díly 30, 32 jsou namontovány tři napříč probíhající, v podstatě přímé příčné díly 96, 98, 100 (přednostně tvarované hydraulickým tvářením). Zvláště dvojice příčných dílů 96, 98 je na tuho upevněna (přednostně svařováním) v hydraulicky tvářených vybráních 102, 104, vytvořených v horních podélných dílech 30, 32 pro vytvoření příslušných spojů 106, 108. Příčný díl 100 je obecně trubkové konstrukce ale je opatřen zploštěnými koncovými částmi, které jsou přeplátovány přes podélně probíhající části 36 horních podélných dílů 30 a přivařeny k nim ve spojích 110.

15635

-11Příčný konstrukční prvek 58 ložné části a svislé konstrukční prvky 60 ložné části jsou přednostně opatřeny třemi oddělenými v podstatě přímými hydraulicky tvářenými trubkovými díly 61, 63, 65, které jsou vzájemně na tupo svařeny ve spojích 73. Přednostně jsou hydraulicky tvářené díly 63, 65 na tupo přivařeny k odpovídajícím koncům hydraulicky tvářeného dílu 61, který tvoří příčný konstrukční prvek 58. Podobně každý horní boční nosníkový konstrukční prvek 62 je přednostně opatřen v podstatě přímým hydraulicky tvářeným trubkovým dílem 67, 69, který je spojen s prostorovým rámem ve spojích 113, 115 svařováním na tupo. Alternativně příčný konstrukční prvek 58 a dvojice svislých konstrukčních prvků 60 na zádi ložné části prostorového rámu 10 mohou být opatřeny rameny a příčnou částí integrálního hydraulicky tvářeného dílu ve tvaru U (neznázorněn) nebo jakoukoliv jinou vhodnou konstrukcí.

Přední spodní boční nosníkové konstrukční prvky 18 a přední horní boční nosníkové konstrukční prvky 42 jsou přednostně opatřeny jednotlivými hydraulicky tvářenými díly 112, 114, 116, 118. Podobně přední horní a spodní příčné konstrukční prvky 39, 43 a příčný konstrukční prvek 49 jsou přednostně opatřeny hydraulicky tvářenými díly 120, 122, 124 (ačkoliv může být použita jakákoliv vhodná konstrukce). Hydraulicky tvářené díly 116, 118, 120 jsou přednostně spojeny svařováním ve spojích 41, hydraulicky tvářené díly 112, 114,

122 jsou přednostně spojeny svařováním ve spojích 45 a hydraulicky tvářené díly 112, 114, 124 jsou přednostně spojeny svařováním ve spojích 126. Svisle vystupující spojovací konstrukční prvky 47 mají přednostně kostrovou plechovou konstrukci vytvořenou lisováním nebo jiným vhodným prostředkem a jsou upevněny mezi příčné díly 120, 122 svařováním nebo jakýmkoliv jiným vhodným prostředkem. Spoje 37, 75 jsou vytvořeny přivařením hydraulicky tvářených dílů 30, 72 do

15635

-12otvorů 113, 115 v hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvcích 14. Spoj 77 může být vytvořen přivábením zářezem opatřené části 117 dílu 74 ve tvaru U k plochám na horní a vnější straně hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14.

Tvar a délka horních a spodních předních bočních nosníkových dílů a předního spojovacího konstrukčního prvku může být měněna, aby poskytla řadu výšek předního modulu, šířek předního modulu (v příčném směru vozidla) a délek předního modulu (a délek vozidla). Je pochopitelné, že když přední spodní boční nosníkové konstrukční prvky jsou součástí hlavního modulu (když jsou spojeny s hlavními bočními konstrukčními prvky spoji nebo jsou k nim připojeny integrálně), hlavní modul bude určovat délku vozidla.

Způsob hydraulického tváření

Přednostní hydraulický tvářecí proces pro tvarování každého hydraulicky tvářeného dílu výše popsaného prostorového rámu 10 může být pochopen z obr. díl je tvarován z trubkového z vhodného kovového materiálu a

2. Každý hydraulicky tvářený polotovaru 620 vytvořeného má uzavřený příčný průřez a otevřené trubkové konce. Každý polotovar 620 může být vytvořen jakýmkoliv vhodným způsobem. Příčný průřez každého polotovaru může být například tvarován válcováním plynulého podélně probíhajícího pásu kovového plechu ve válcovací tvářecí operaci a příčný průřez následně uzavřen švovým svařováním. Tak má každý z hydraulicky tvářených trubkových dílů přednostně pouze jeden podélně probíhající švový svar, který je vytvořen při výrobě původního trubkového polotovaru. To je odlišné od běžnějších trubkových rámových dílů, které obsahují dvě poloviny o průřezu C obrácené k sobě a svařené podél dvou švů. Trubkový polotovar je pak nařezán na délky požadované pro výrobu určitého hydraulicky tvářeného dílu.

15635 ···· ··

-13Jestliže je to vyžadováno geometrií součásti, patří do rozsahu vynálezu vytvoření jednoho trubkového polotovaru ze dvou válcovaných trubkových polotovarů různých průměrů, které byly vzájemně svařeny na tupo. To znamená, že jestliže průměr jednoho hydraulicky tvářeného dílu se značně zvětšuje (nebo zmenšuje) podél jeho délky, trubkový polotovar použitý k zhotovení tohoto hydraulicky tvářeného dílu může být vytvořen svařením dvou polotovarů o různých průměrech na tupo. Průměry obou konců, které mají být svařeny na tupo mohou být sjednoceny buď použitím redukčního nástroje k redukci průměru jednoho konce trubkového polotovaru o větším průměru, nebo použitím rozšiřovacího nebo roztahovacího nástroje pro roztažení průměru jedné koncové části polotovaru o menším průměru nebo kombinací obojího.

Výsledkem kterékoliv z obou operací je sjednocení průměrů dvou konců, které mají být spolu svařeny na tupo. Spojení tupým svarem je provedeno před hydraulickou tvářecí operací, ale operace sváření na tupo může být provedena buď před tím nebo potom kdy jsou provedeny jakékoliv předběžné ohýbací operace. Příkladem hydraulicky tvářeného dílu se spojem tupým svarem je horní podélný díl 30 prostorového rámu 10 na obr. 1, který obsahuje tupý svar 90.

Polotovar může být případně předem ohnut, to znamená ohnut před umístěním do sestavené zápustky pro hydraulické tváření, jestliže geometrie součásti je složitá, nebo jestliže na dokončeném dílu mají být vytvořeny jakékoliv ostré ohyby. Například jestliže na hydraulicky tvářeném dílu má být ostrý ohyb (ohyb větší než 90°), přednostně jsou ve vynálezu použity ohyby polotovaru v souladu s poučením z patentu US 6,065,502 nazvaného ZPŮSOB A ZAŘÍZENÍ PRO HYDRAULICKÉ TVÁŘENÍ OHNUTÝCH TRUBKOVÝCH SOUČÁSTÍ BEZ NAKRČENÍ. Poučení z patentu US 6,065,502 může být použito k předejití tvorby nakrčení při

15635

-14···· ·· ohýbací operaci, zejména na konkávní části každého ohybu na hydraulicky tvářené součásti. Příklady ostrých ohybů jednotlivých hydraulicky tvářených součástí prostorového rámu 10 (obr. 1) zahrnují ohyb mezi každým ramenem 72 a příčnou částí 68 prvního dílu 64 ve tvaru U.

Je pochopitelné, že metodika patentu US 6,065,502 přednostně nebude použita pro části, které jsou ohýbány o úhel menší než 30°.Přímé součásti (jako je příčný díl 94 na obr. 1) jsou přednostně hydraulicky tvářeny v souladu s poučeními z patentu US 5,979,201, nazvaného SESTAVENÁ ZÁPUSTKA PRO HYDRAULICKÉ TVÁŘENÍ PRO TVAROVÁNÍ TRUBEK BEZ TVORBY ZAŠKRČENí. Polotovar může být také před umístěním do sestavené zápustky ohýbán v CNC (číslicově řízeném) ohýbacím stroji. Na vnějšek polotovaru před jeho umístěním do sestavené zápustky může být naneseno vhodné mazivo.

Podle obr. 2 je trubkový polotovar 620 pak umístěn mezi zápustkové poloviny 622, 624 zápustkové sestavy 626 a sestava je uzavřena. Trubkový polotovar 620 je přednostně ponořen do tekutinové lázně tak, aby se naplnil hydraulickou tvářecí tekutinou. Hydraulické tvářecí pístové sestavy 628, 630 jsou nasazeny na oba konce trubkového polotovaru 620 tak, že pístový díl 636, 638 každé sestavy 628, 630 utěsní konec trubkového polotovaru 620. Pístové díly 636, 638 obsahují hydraulické zesilovače, které mohou zesílit hydraulickou tvářecí tekutinu, čímž zvýší tlak tekutiny v polotovaru 620 na nepravidelně směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnu, obecně označenou 640, trubkového polotovaru 620, až se vytvaruje podle povrchu 642 dutiny zápustky a tím vytvoří hydraulicky tvářený díl s vnějším povrchem, který je zafixován do předem stanoveného nepravidelného uspořádání.

Pístové díly 636, 638 tlačí osově dovnitř na opačných koncích polotovaru 620 pro vyvolání toku kovu v polotovaru

15635

-15během rozpínání směrem ven. Tlak tekutiny a osový tlak jesou nezávisle ovladatelné. Konce trubkového polotovaru 620 jsou během hydraulické tvářecí operace přednostně tlačeny osově dovnitř pro udržení tloušťky stěny plně hydraulicky tvářeného dílu v předem stanoveném rozsahu tloušťky stěny původního trubkového polotovaru 62 0. Pístové díly 636, 638 spolupůsobí přednostně na doplnění nebo udržení tloušťky stěny směrem ven rozpínaných stěnových částí polotovaru 620, takže tloušťka stěny výsledného hydraulicky tvářeného dílu je v rozmezí přibližně +/-10 % původní tloušťky stěny polotovaru 620 (tj. kompensování ztenčování stěny během průměrového rozpínání trubky).

Trubkový polotovar 620 se rozpíná a tvaruje se podle povrchu 642 ohraničujícího dutinu zápustky pro hydraulické tváření tak, aby nepravidelně rozpínal kovovou stěnu 640 polotovaru 620 pro její vytvarování podle povrchu 620 zápustkové sestavy 626 pro zajištění kovové stěny 640 s tvarem odpovídajícím požadovanému tvaru dílu. Tvar každé dutiny zápustky použité pro tvarování každého hydraulicky tvářeného dílu každého prostorového rámu 10, 150, 300, 460 podle vynálezu je zejména přizpůsoben tvarům nových a výhodných hydraulicky tvářených trubkových dílů zde uvažovaných.

Jestliže mají být v hydraulicky tvářeném dílu vytvořeny otvory, mohou být zcela vytvořeny, když je díl ještě v sestavené zápustce během hydraulické tvářecí operace, nebo mohou být vytvořeny po vyjmutí hydraulicky tvářeného dílu ze sestavené zápustky společně s jakýmkoliv dalším zpracováním dílu. Přesněji, otvory mohou být vytvořeny během hydraulického tvářecího procesu tím, co je známo v oboru jako hydraulická děrovací operace. Hydraulická děrovací operace je popsána v patentu US 5,460,026, který je do této přihlášky zahrnut jako celek odkazem. Alternativně otvory nebo zářezy mohou být • · ·* ····

15635 -16vyříznuty v hydraulicky tvářeném dílu pro dokončení hydraulické tvářecí operace. Zahloubení (jako zahloubení 102, 104 na obr. 1) mohou být vytvořena ve stěnách hydraulicky tvářených dílů během rozpínání kovové stěny polotovaru směrem ven použitím vložky.

Je zřejmé, že příčný průřez mnoha hydraulicky tvářených dílů se mění podél délky daného hydraulicky tvářeného dílu. Například příčné průřezy ramenových částí 72 a příčné části 68 trubkového hydraulicky tvářeného příčného dílu 64 se mění podél jeho délky. Příčná část má poměrně malý, v podstatě pravoúhelníkový příčný průřez a ramenové části 72 mají blízko svých volných konců poměrně velký v podstatě pravoúhelníkový průřez a ve svých středních částech nepravidelný příčný průřez. Je pochopitelné, že změny uspořádání příčných průřezů tohoto trubkového hydraulicky tvářeného dílu nebo kteréhokoliv jiného trubkového hydraulicky tvářeného dílu zde popsané mohou být dosaženy bez vybočení z principů vynálezu.

Způsob vytvoření prostorového rámu

Je pochopitelné, že přednostní způsob vytvoření prostorového rámu 10 pro motorová vozidla zahrnuje tvarování každého z dvojice horních podélných dílů 30 hydraulickým tvářecím postupem, přičemž každý postup obsahuje vytvoření ohýbaného trubkového polotovaru 620 s kovovou stěnou 640, umístění polotovaru 620 do sestavené zápustky 626 se zápustkovými povrchy 642 vymezujícími zápustkovou dutinu a zajištění tlakové tekutiny ve vnitřku polotovaru 620 pro roztažení stěny 640 do vytvarování podle zápustkových povrchů 642 a tím tvarování hydraulicky tvářeného dílu 30 ohraničeného nepravidelně směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou 640 zafixovanou do předem stanoveného nepravidelného uspořádání vnějšího povrchu a obsahujícího sloupkovou část 34 a podélně probíhající část 36. Způsob dále zahrnuje vytvoření

·· ·· ♦ · · • * · • · · • · · ·· ··♦·

15635

-17·· ···· součástí pro prostorový rám obsahující hlavní modul 12 a přední modul 22. Součásti hlavního modulu obsahují dvojici hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků 14 dvojici nejzadnějších svislých konstrukčních prvků 26 a množinu spojovacích konstrukčních prvků 40. Součásti předního modulu obsahují dvojici předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků, dvojici předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků 42 a přední spojovací konstrukční prvek 44.

Způsob dále vyžaduje sestavení modulů tak, že v hlavním modulu je sloupková část každého horního podélného dílu spojena s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem, čímž tvoří dvojici A sloupků, každý nejzadnější svislý konstrukční prvek je připojen mezi příslušný hlavní boční nosníkový konstrukční prvek a konec podélně probíhající části příslušného horního podélného dílu pro vytvoření dvojice nejzadnějších sloupků (tj. D sloupků) a množina spojovacích konstrukčních prvků je sestavena a uspořádána pro spojení hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků a horních podélných dílů v příčném odstupu do pevného uspořádání a tak, že v předním modulu přední spojovací konstrukční prvek spojuje přední horní boční nosníkové konstrukční prvky navzájem ve vzájemném příčném odstupu a přední spodní boční nosníkové konstrukční prvky navzájem ve vzájemném příčném odstupu. Způsob dále vyžaduje sestavení předního modulu s hlavním modulem pro vytvoření prostorového rámu spojením hlavního modulu a předního modulu. Hlavní modul a přední modul jsou spojeny spojením každého hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku s odpovídajícím předním spodním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem a každého předního horního bočního nosníkového konstrukčního prvku se sloupkovou částí příslušného horního podélného dílu v poloze v odstupu směrem

15635

-18nahoru od příslušného hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku.

Způsob dále přednostně obsahuje vytvoření hlavního modulu s dvojicí mezilehlých sloupků a příčného konstrukčního prvku připojeného mezi nimi vytvořením příčného dílu 64 hydraulickým tvářecím postupem.

Sestavovací postup dále obsahuje sestavení prostorového rámu tak, že každé z ramen hydraulicky tvářeného příčného dílu ve tvaru U je připojeno mezi příslušný hlavní boční nosníkový konstrukční prvek a podélně probíhající část příslušného horního podélného dílu tak, že ramenové části tvoří dvojici odpovídajících mezilehlých sloupků, které tvoří B sloupky prostorového rámu a příčná část určuje příčnou vzdálenost mezi nimi a tvoří příčný konstrukční prvek zapojený mezi ramenové části.

Je třeba poukázat, že ačkoliv různé části prostorových rámů 10 jsou označeny jako „modulární, tato charakterizace má být chápána všeobecně a kterým jsou kterékoliv Přednostně jsou hlavní není zamýšlena k omezení způsobu, z prostorových rámů konstruovány, modul a přední modul každého prostorového rámu sestavovány odděleně a pak sestaveny dohromady pro vytvoření příslušných prostorových rámů. Předpokládá se vytvoření každého prostorového rámu 10 různými způsoby, avšak, a tak je to třeba chápat, že z čehokoliv znázorněného nebo uvedeného v přítomné přihlášce nemají být vyvozována žádná omezení pořadí, ve kterých jsou různé hydraulicky tvářené díly a další konstrukční díly spolu spojovány pro vytvoření každého prostorového rámu.

Tak zatímco vynález byl popsán s uvedením omezeného počtu provedení, je zřejmé, že mohou být uskutečněny jejich variace a modifikace aniž by vybočily z rozsahu vynálezu. Tudíž pro • · ··♦*

15635 -19pokrytí všech takových modifikací, variací a ekvivalentů v souladu s principy a výhodami zde uvedenými jsou určeny následující patentové nároky.

Claims (5)

1. PATENTSERVIS

   P /ooý

   15635

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Prostorový rám pro stavbu motorového vozidla typu pickup obsahující:

   hlavní modul a přední modul;

   hlavní modul obsahující dvojici ve vzájemném příčném odstupu podélně probíhajících hlavních bočních nosníkových konstrukčních prvků, dvojici zadních svislých konstrukčních prvků z nichž každý je spojen s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem a vystupuje z něho nahoru pro vytvoření na něm dvojice nej zadnějších sloupků, dvojici hydraulicky tvářených horních podélných dílů, z nichž každý je ohraničen směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou zafixovanou do předem stanoveného nepravidelného uspořádání vnějšího povrchu a obsahující sloupkovou část a podélně probíhající část, přičemž každá sloupková část je spojena s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem vystupuje z něho nahoru pro vytvoření A sloupku a každá podélně probíhající část je spojena na svém opačném konci s příslušným nej zadnějším sloupkem, čímž určuje podélnou délku mezi příslušným A sloupkem a nejzadnějším sloupkem; a množinu spojovacích konstrukčních prvků upevňující hlavní boční nosníkové konstrukční prvky a dvojice sloupků v pevném postavení v příčném odstupu;

   přední modul obsahující dvojici předních spodních bočních nosníkových konstrukčních prvků, dvojici předních horních bočních nosníkových konstrukčních prvků a přední spojovací konstrukční prvek spojující přední spodní boční nosníkové konstrukční prvky navzájem v bočním odstupu a přední horní boční nosníkové konstrukční prvky navzájem v bočním odstupu;

   ♦ · ·»♦«

   15635 -21přičemž přední modul je pevně upevněn k hlavnímu modulu tuhým propojením každého předního spodního bočního nosníkového konstrukčního prvku s odpovídajícím hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem a každého předního horního bočního nosníkového konstrukčního prvku s odpovídajícím A sloupkem odpovídajícího hydraulicky tvářeného horního podélného dílu v poloze v odstupu směrem nahoru od příslušného hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku.
2. 2. Prostorový rám podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jednu dvojici mezilehlých svislých konstrukčních prvků, přičemž každý je připojen mezi příslušný hlavní boční nosníkový konstrukční prvek a podélně probíhající část příslušného horního podélného dílu, čímž tvoří každou dvojici mezilehlých sloupků a přičemž množina příčně probíhajících spojovacích konstrukčních prvků spojuje mezilehlé sloupky každé dvojice ve vzájemném postavení v příčném odstupu.
3. 3. Prostorový rám podle nároku 2, vyznačující se tím, že každý horní podélný díl dále obsahuje druhou hydraulicky tvářenou sloupkovou část vystupující integrálně dolů od opačného konce jeho podélně probíhající části a tvořící spoj s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem tak, že každý horní podélný díl má obecně tvar převráceného U a tak, že každá druhá sloupková část tvoří nej zadnější sloupek na každém hlavním bočním nosníkovém konstrukčním prvku a každý hlavní boční nosníkový konstrukční prvek vystupuje dozadu za druhou sloupkovou část příslušného horního podélného dílu tak, že zadní část každého hlavního bočního nosníkového konstrukčního prvku tvoří spodní boční nosník ložné části pickupu a prostorový rám dále obsahuje příčný konstrukční prvek ložné části probíhající příčně mezi volnými konci ložnou část tvořících částí hlavních bočních nosníkových ·· »··«

   15635 -22“ konstrukčních prvků, dvojici svislých konstrukčních prvků ložné části, přičemž každý z nich vystupuje svisle z příslušných konců příčného konstrukčního prvku ložné části a dvojici podélně probíhajících horních bočních nosníkových konstrukčních prvků ložné části, z nichž každý je připojen mezi svislý konstrukční prvek ložné části a mezilehlou část druhé sloupkové části příslušného horního podélného dílu.
4. 4. Prostorový rám podle nároku 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje dvojici trubkových hydraulicky tvářených příčných dílů tvaru U, z nich každý je ohraničen směrem ven deformovanou trubkovou kovovou stěnou fixovanou v předem stanoveném nepravidelném vnějším povrchovém uspořádání a každý příčný díl ve tvaru U obsahuje příčnou část a dvojici ramenových částí vystupujících integrálně ze styčných míst na opačných koncích příčné části, přičemž každá ramenová část každého příčného dílu ve tvaru U je spojena na svém volném konci s příslušným hlavním bočním nosníkovým konstrukčním prvkem a vystupuje z něho nahoru a každé styčné místo každého dílu ve tvaru U je spojeno s podélně probíhající částí příslušného horního podélného dílu, přičemž ramenové části prvního a druhého příčného dílu ve tvaru U tím tvoří první a druhou dvojici odpovídajících v příčném odstupu umístěných mezilehlých sloupků, příčné části příčných dílů ve tvaru U probíhají napříč mezi příslušnými dvojicemi mezilehlých sloupků čímž určují příčnou vzdálenost mezi odpovídajícími mezilehlými sloupky, první a druhý příčný díl ve tvaru U jsou přitom v podélném odstupu tak, že dvojice jejich ramenových částí tvoří B sloupky a C sloupky hlavního modulu.
5. 5. Prostorový rám podle nároku 4, vyznačující se tím, že přední spojovací konstrukční prvek obsahuje příčně probíhající přední horní příčný konstrukční prvek připojený mezi předními konci předních horních bočních nosníkových konstrukčních ·» »» • · · • * * » »