ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ КУЗОВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
FRONT PART OF VEHICLE BODY

Изобретение относится к передней части кузова транспортного средства, содержащей верхнюю продольную балку и усиливающий элемент для усиления кожуха колеса транспортного средства, проходящий в продольном направлении по существу параллельно верхней продольной балке. Верхняя продольная балка содержит крепежный участок, включающий в себя крепежную область для крепления соединительного элемента, соединяющего верхнюю продольную балку с нижней продольной балкой транспортного средства. Передняя часть кузова транспортного средства дополнительно содержит связующий элемент, соединяющий усиливающий элемент и верхнюю продольную балку.
Передняя часть кузова транспортного средства содержит продольные балки, соединенные поперечными балками для ограничения моторного отделения.
Продольные балки выполнены с возможностью поглощения энергии удара при фронтальном ударе или фронтальном ударе с частичным перекрытием, например, с умеренным перекрытием до 40%, т.е. так, чтобы только 40% передней части транспортного средства подвергалось ударному воздействию при столкновении с препятствием.
Передняя часть кузова транспортного средства, в целом, дополнительно содержит продольные усиливающие элементы, проходящие над кожухами передних колес, также именуемые как «shotgun» элементы и приспособленные для поглощения энергии удара при фронтальном или косом ударе с небольшим перекрытием, например, с перекрытием менее 30%.
Для улучшения поглощения энергии предлагалось соединить продольную балку с усиливающими элементами, так чтобы они могли взаимодействовать для поглощения энергии.
Однако прикрепление усиливающих элементов к продольным балкам приводит к ухудшению поглощения энергии этими продольными балками, поскольку такое прикрепление снижает возможность их деформации. Таким образом, даже при улучшении возможности поглощения энергии передней частью кузова транспортного средства при фронтальном или косом ударе с небольшим перекрытием возможность поглощения энергии при фронтальном ударе без умеренного перекрытия или с таким перекрытием ухудшается.
Задача изобретения заключается в устранении указанных проблем, в частности, в создании такой передней части кузова транспортного средства, которая одновременно улучшает как сопротивление фронтальному или косому удару с небольшим перекрытием, так и сопротивление фронтальному удару без умеренного перекрытия или с ним.
Поставленная задача решается тем, что в передней части кузова транспортного средства указанного типа связующий элемент прикреплен к крепежному участку верхней продольной балки.
Крепление связующего элемента к крепежному участку, на котором закреплен соединительный элемент, позволяет исключить снижение податливости верхней продольной балки и минимизировать участок верхней продольной балки, податливость которого ухудшается. В результате одновременно улучшаются сопротивление фронтальному и косому удару с небольшим перекрытием и сопротивление фронтальному удару.
Изобретение может обладать следующими особенностями, используемыми по отдельности или в любой технически возможной комбинации:
– верхняя продольная балка имеет внутреннюю сторону и параллельную ей наружную сторону, и по существу перпендикулярную им нижнюю сторону, на которой расположена крепежная область, а связующий элемент прикреплен к наружной стороне рядом с указанной крепежной областью;
– связующий элемент изготовлен из стали, имеющей предел текучести не менее 450 МПа;
– связующий элемент изготовлен из двухфазной стали;
– двухфазная сталь имеет предел прочности на разрыв не менее 780 МПа;
– усиливающий и связующий элементы изготовлены в виде неразъемной детали;
– связующий элемент имеет коленчатую форму, содержащую первый участок, проходящий в продольном направлении от усиливающего элемента, и второй участок, проходящий по существу перпендикулярно между первым участком и крепежным участком верхней продольной балки;
– связующий элемент дополнительно содержит соединительный участок дугообразной формы, соединяющий первый и второй участки;
– соединительный участок проходит вперед и вниз между первым и вторым участками;
– передняя часть кузова транспортного средства дополнительно содержит соединительный элемент, прикрепленный к крепежной области верхней продольной балки и соединяющий верхнюю продольную балку с нижней балкой транспортного средства;
– усиливающий элемент представляет собой полый трубчатый элемент;
– усиливающий элемент образован узлом из по меньшей мере двух полок, собранных вместе в продольной плоскости;
– крепежный участок верхней продольной балки является по существу недеформируемым, при этом указанная верхняя продольная балка дополнительно содержит по меньшей мере один участок по существу деформируемый посредством его складывания и примыкающий к крепежному участку;
– усиливающий элемент включает в себя участок по существу деформируемый посредством складывания и примыкающий к связующему элементу.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятными из дальнейшего описания со ссылками на фигуру, на которой показана передняя части кузова транспортного средства согласно конкретному варианту его выполнения, вид в перспективе.
Используемые в настоящем описании понятия «внутренний», «наружный», «передний», «задний», «поперечный», «продольный», «вертикальный» и «горизонтальный» следует понимать в соответствии с обычной ориентацией показанных элементов, частей или деталей, собранных в конструкцию транспортного средства, расположенного в горизонтальной плоскости.
На фигуре показана передняя часть 2 кузова транспортного средства согласно конкретному варианту его выполнения. Передняя часть кузова транспортного средства может представлять собой переднюю часть кузова четырехколесных транспортных средств любого вида, в частности, переднюю часть безрамного кузова.
Передняя часть 2 кузова транспортного средства содержит узел 4 верхней рамы, узел 6 нижней рамы и соединяющие их соединительные элементы 8.
Узел 4 верхней рамы содержит две верхние продольные балки 10 и 12, два усиливающих элемента 14 и 16 и два связующих элемента 18 и 20, каждый из которых соединяет усиливающий элемент 14, 16 с верхней продольной балкой 10, 12. Узел 4 верхней рамы дополнительно содержит поперечную балку 21, образующую бампер.
Узел 6 нижней рамы содержит две нижние продольные балки 22, 24, которые представляют собой, например, продолговатые опоры.
Верхние продольные балки 10, 12, усиливающие элементы 14, 16 и связующие элементы 18, 20 выполнены попарно в лево-правой симметрии относительно бокового направления. В дальнейшем описаны левосторонние элементы или балки, однако такое описание применимо и к правосторонним элементам или балкам.
Верхняя продольная балка 10 проходит с одной стороны транспортного средства в направлении спереди назад кузова транспортного средства.
Верхняя продольная балка 10 проходит между задним концом 10a и передним концом 10b. Аналогично, верхняя продольная балка 12 проходит между задним концом 12a и передним концом 12b.
Задний конец 10a прикреплен к части конструкции транспортного средства, например, к передней стойке 30 или другой конструкции кузова, прикрепленной к передней стойке. Такое соединение позволяет передавать энергию удара через продольную балку 10 на остальную часть транспортного средства.
Поперечная балка 21 проходит по существу в поперечном направлении между верхними продольными балками 10 и 12. Поперечная балка 21 прикреплена к передним концам 10b, 12b верхних продольных балок 10 и 12.
Верхняя продольная балка 10 содержит наружную сторону 31, ориентированную наружу транспортного средства, и внутреннюю сторону 32, параллельную наружной стороне 31 и ориентированную внутрь транспортного средства. Верхняя продольная балка 10 также содержит нижнюю сторону 33, ориентированную к дну транспортного средства, и верхнюю сторону 34, ориентированную к верхней части транспортного средства, при этом нижняя и верхняя стороны 33, 34 по существу перпендикулярны внутренней и наружной сторонам 31, 32.
Верхняя продольная балка 10 содержит направленную от заднего конца 10a к переднему концу 10b криволинейную заднюю часть 35, проходящую вверх к передней стороне транспортного средства, и по существу горизонтальную переднюю часть 36. Передняя часть 36 включает в себя крепежный участок 40. Этот крепежный участок 40 содержит первую крепежную область для крепления соединительного элемента 8, приспособленного для соединения верхней продольной балки 10 с нижней продольной балкой 22, и вторую крепежную область для крепления связующего элемента 18.
Первая и вторая крепежные области расположены, например, на крепежном участке 40 рядом друг с другом. В показанном примере первая крепежная область проходит по нижней стороне 33 верхней продольной балки 10, а вторая крепежная область проходит по наружной стороне 31 рядом с первой крепежной областью, так что эти первая и вторая крепежные области являются смежными.
Как вариант, крепежные области расположены на крепежном участке 40 напротив друг друга, причем первая крепежная область проходит по внутренней стороне 32 верхней продольной балки 10, а вторая крепежная область проходит по наружной стороне 33 напротив первой крепежной области.
Предпочтительно крепежный участок 40 является промежуточным участком верхней продольной балки 10. Таким образом, продольная балка 10 содержит в пределах передней части 36 передний участок 46, задний участок 48 и расположенный между ними крепежный участок 40.
Верхняя продольная балка 10 выполнена из деформируемого материала, например, из ТРИП-стали (с пластичностью обусловленной мартенситным превращением), предпочтительно имеющей предел прочности на разрыв не менее 780 МПа, или из высокопрочной низколегированной стали (так называемой HSLA).
В частности, верхняя продольная балка 10 может деформироваться посредством складывания, т.е. складывания подобно пластиковой бутылке, когда она подвергается воздействию напряжения сжатия при ударе.
Когда соединительный 8 и связующий 18 элементы прикреплены к крепежному участку 40, складывание крепежного участка 40 ухудшается, так что он по существу не деформируется.
Однако благодаря тому, что соединительный 8 и связующий 18 элементы прикреплены к одному крепежному участку 40 верхней продольной балки 10, эта верхняя продольная балка 10 содержит один по существу недеформируемый участок.
Фактически, податливость крепежного участка 40 ухудшается вследствие отдельного крепления соединительного элемента 8, а крепление связующего элемента 18 к этому же крепежному участку 40 дополнительно не ухудшает в значительной степени податливость верхней продольной балки 10.
Передний 46 и задний 48 участки остаются деформируемыми, в частности, посредством складывания, так что верхние продольные балки 10, 12 способны поглощать значительное количество энергии перед разрушением.
Передний 46 и задний 48 участки могут содержать зоны смятия, позволяющие верхним продольным балкам 10, 12 контролируемо деформироваться при ударе. Зоны смятия могут содержать, например, отверстия или полости, образованные на поверхности этих участков.
Усиливающий элемент 14 проходит в продольном направлении по существу параллельно верхней продольной балке 10 с боковой наружной стороны верхней продольной балки 10 и над верхней продольной балкой 10.
Усиливающий элемент 14, также называемый как элемент «shotgun», предназначен для усиления кожуха колеса транспортного средства, в частности, во время фронтального удара с частичным перекрытием.
Усиливающий элемент 14 проходит по существу над кожухом переднего колеса кузова транспортного средства.
Усиливающий элемент 14 проходит между задним концом 14a и передним концом 14b. Задний конец 14a прикреплен к участку конструкции транспортного средства, например, к передней стойке 30. Однако задний конец 14a может быть прикреплен к другой конструкции кузова, прикрепленной к передней стойке 30. Такое соединение позволяет передавать энергию удара через усиливающий элемент 14 на остальную часть транспортного средства.
Предпочтительно, часть усиливающего элемента 14 или весь усиливающий элемент 14 имеет полую трубчатую форму, например, в виде квадратной, прямоугольной или круглой трубы.
Усиливающий элемент 14 может быть образован посредством экструдирования, гидроформинга или посредством крепления друг к другу двух или нескольких элементов разомкнутого сечения, например, вдоль продольных плоскостей для образования замкнутого сечения. Например, усиливающий элемент 14 может быть образован посредством сборки двух половинок полок вдоль продольной плоскости.
Усиливающий элемент 14 выполнен из стали. Предпочтительно, сталь, из которой образован усиливающий элемент 14, имеет как надлежащую пластичность, так и высокий предел текучести, так что этот усиливающий элемент 14 может деформироваться и поглощать значительное количество энергии перед разрушением.
Например, усиливающий элемент 14 выполнен из двухфазной стали.
Двухфазная сталь имеет отношение предела текучести к пределу прочности на разрыв меньше 0,6, предпочтительно меньше 0,5.
Например, усиливающий элемент 14 выполнен из двухфазной стали, имеющей предел прочности на разрыв не менее 780 МПа, и двухфазная сталь имеет предел текучести 450 – 600 МПа.
Усиливающий элемент 14 может содержать зоны смятия, позволяющие ему контролируемо деформироваться при ударе. Зоны смятия могут содержать, например, отверстия или полости, образованные на поверхности этих участков.
Связующий элемент 18 соединяет усиливающий элемент 14 и верхнюю продольную балку 10.
В частности, связующий элемент 18 соединяет передний конец 14b усиливающего элемента 14 с крепежным участком 40 верхней продольной балки 10.
Связующий элемент 18 выступает от переднего конца 14b усиливающего элемента 14 и прикреплен ко второй крепежной области крепежного участка 40, предпочтительно посредством сварки, например, дуговой сварки плавящимся металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW).
Благодаря прикреплению усиливающего элемента 14 к верхней продольной балке 10 посредством связующего элемента 18, эти усиливающий элемент 14 и верхняя продольная балка 10 могут взаимодействовать для поглощения энергии при ударе, даже если воздействию удара подвергается только один из элементов, таких как усиливающий элемент 14 или верхняя продольная балка 10.
Связующий элемент 18 проходит вперед и вниз от усиливающего элемента 14 к верхней продольной балке 10.
Предпочтительно связующий элемент 18 имеет коленчатую форму. Связующий элемент 18 содержит первый участок 50, проходящий продольно от усиливающего элемента 14, второй участок 52, проходящий по существу перпендикулярно между первым участком и крепежным участком 40, и соединительный участок 54, соединяющий первый участок 50 со вторым участком 52. Соединительный участок 54 проходит вперед и вниз от первого участка 50 ко второму участку 52.
Предпочтительно, соединительный участок 54 имеет дугообразную форму.
Дугообразная форма улучшает передачу энергии удара между усиливающим элементом 14 и верхней продольной балкой 10.
Предпочтительно, часть связующего элемента 18 или весь связующий элемент 18 имеет полое замкнутое сечение.
Связующий элемент 18 может быть образован посредством экструдирования, гидроформинга или крепления друг к другу двух или нескольких элементов разомкнутого сечения, например, вдоль продольных плоскостей для образования замкнутого сечения. Например, связующий элемент 18 образован посредством сборки двух половинок полок вдоль продольной плоскости.
Связующий элемент 18 выполнен из стали. Предпочтительно, сталь, из которой образован связующий элемент 18, имеет как надлежащую пластичность, так и высокий предел текучести, так что этот связующий элемент 18 может деформироваться и поглощать значительное количество энергии перед разрушением.
Например, связующий элемент 18 выполнен из двухфазной стали.
Двухфазная сталь имеет отношение предела текучести к пределу прочности на разрыв меньше 0,6, предпочтительно меньше 0,5.
Например, связующий элемент 18 выполнен из двухфазной стали, имеющей предел прочности на разрыв не менее 780 МПа.
Предпочтительно связующий 18 и усиливающий 14 элементы выполнены из одной и той же стали.
Предпочтительно связующий 18 и усиливающий 14 элементы выполнены в виде единого целого, т.е. по меньшей мере часть связующего элемента 18 и по меньшей мере часть усиливающего элемента 14 выполнены из одной цельной заготовки.
В этом случае изготовление связующего 18 и усиливающего 14 элементов выполняется совместно, т.е. изготовление связующего элемента 18 неизбежно ведет к изготовлению усиливающего элемента 14.
Например, если связующий 18 и усиливающий 14 элементы образованы посредством экструдирования или гидроформинга, связующий элемент 18 и усиливающий элемент 14 можно изготовить из отдельной неразъемной части.
Если связующий 18 и усиливающий 14 элементы образованы посредством прикрепления друг к другу двух или нескольких элементов разомкнутого сечения, каждый из элементов в сечении является общим для связующего 18 и усиливающего 14 элементов.
Соединительный элемент 8 соединяет верхнюю продольную балку 10 с нижней продольной балкой 22 и поддерживает последнюю. Соединительный элемент 8 проходит по существу вертикально между верхней продольной балкой 10 и нижней продольной балкой 22.
Верхний конец соединительного элемента 8 прикреплен к первой крепежной области 42 верхней продольной балки 10, например, посредством сварки, а нижний конец соединительного элемента прикреплен к нижней продольной балке 22.
Несмотря на то, что изобретение подробно описано со ссылкой только на ограниченное число вариантов, понятно, что изобретение не ограничивается ими.
Например, даже если были описаны и показаны только верхние и нижние продольные балки, усиливающие элементы, соединительные элементы и нижняя поперечная балка, передняя часть кузова транспортного средства может содержать несколько других балок или элементов.