КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КУЗОВА С ПОПЕРЕЧНЫМ ДЕРЖАТЕЛЕМ ЛОБОВОГО СТЕКЛА
CAR BODY STRUCTURE WITH CROSSWISE HOLDER OF WINDSCREEN

Изобретение относится к конструкции кузова автомобиля с лобовым стеклом, причем кузовная конструкция имеет поперечный держатель стекла, который, в частности, при наезде автомобиля на пешехода деформируется, поглощая вызванную ударом энергию.
В большинстве ДТП речь идет о столкновениях автомобиля с пешеходами или велосипедистами. В то время как системы защиты пассажиров автомобиля, в частности ремни и подушки безопасности, сегодня являются почти стандартным оборудованием автомобилей всех классов и обеспечивают защиту пассажиров, пешеходы при таком столкновении менее защищены и подвержены повышенному риску травмирования. При этом находящийся на проезжей части пешеход захватывается в большинстве случаев передней частью автомобиля и ударяется головой о капот или нижний край лобового стекла, что может привести к травмам пешехода.
Чтобы уменьшить опасность травмирования пешеходов при столкновениях с автомобилем, передние части его кузова могут быть выполнены податливыми.
В DE 102006029921 А1 раскрыт автомобиль с поперечным держателем, на который опирается лобовое стекло и который выполнен, по меньшей мере, с одной деталью чашеобразного профиля. Деталь чашеобразного профиля продолжена на краю несущей полкой, на которую опирается лобовое стекло. Поперечный держатель стекла выполнен при этом с первой и второй получашами и в сечении, в основном, замкнутый. При силовом воздействии сверху и/или спереди, вызванном, например, наездом на пешехода, несущая полка поперечного держателя стекла может деформироваться против направления движения и, тем самым, воспринимать энергию удара.
В ЕР 1810892 А1 раскрыт автомобиль с поперечным держателем стекла, включающим в себя выпуклую консоль, на которую опирается лобовое стекло и которая при силовом воздействии сверху и/или спереди может деформироваться и, тем самым, воспринимать энергию удара.
Задачей изобретения является создание конструкции кузова автомобиля, которая была бы выполнена просто, могла бы надежно поглощать энергию при силовом воздействии и благодаря которой можно было бы уменьшить опасность травмирования, в частности при наездах на пешеходов.
Эта задача решается посредством объекта независимых пунктов формулы. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов.
Согласно изобретению предложена конструкция кузова автомобиля с лобовым стеклом, включающая в себя поперечный держатель, на который опирается лобовое стекло. Поперечный держатель имеет первый и второй краевые участки в виде консолей и среднюю часть U-образного сечения. Первый краевой участок образует опорный участок для лобового стекла. Второй краевой участок расположен в продольном направлении автомобиля за первым краевым участком и закреплен на неподвижной детали кузовной конструкции. Средняя часть выполнена таким образом, что она имеет выпуклое в направлении капота сечение и может деформироваться при силовом воздействии сверху и/или спереди. При этом «спереди» означает положение или направление в направлении взгляда водителя на лобовое стекло. «Сверху» означает также положение или направление от рамы крыши кузовной конструкции.
Предложенный поперечный держатель стекла выполнен, тем самым, из трех частей и включает в себя среднюю часть, которая может воспринимать энергию удара, деформироваться и за счет этого поглощать энергию. Поскольку оба краевых участка поперечного держателя выполнены в виде консолей, его средняя часть может быть отделена с достаточным расстоянием от зоны, на которую опирается лобовое стекло, и от зоны, в которой поперечный держатель присоединен к кузовной конструкции. Это обеспечивает в том числе большее расстояние между точкой давления воздействующей на лобовое стекло силы и средней частью поперечного держателя, в результате чего возникает достаточное деформационное пространство для средней части поперечного держателя. При силовом воздействии сверху и/или спереди средняя часть поперечного держателя может деформироваться в направлении своего проема за счет своего выпуклого U-образного сечения. В ее распоряжении имеется, следовательно, достаточное деформационное пространство без необходимости включения в кузовную конструкцию, например, зон изгиба. Таким образом, за счет деформации средней части поперечного держателя может эффективно и надежно поглощаться кинетическая энергия, действующая, в частности, при ударе пешехода о поперечный держатель. Поскольку действующие при ДТП силы могут, тем самым, надежно поглощаться, можно снизить риск травмирования пешеходов и заметно повысить их безопасность.
В одном примере поперечный держатель проходит поперек продольного направления автомобиля по всей ширине капота. Это имеет то преимущество, что независимо от места удара энергия может поглощаться надежно и эффективно. Кроме того, поперечный держатель, проходящий по всей ширине капота, симметричный, благодаря чему он оптически-гармонично вписывается в капот. Такой поперечный держатель может также располагаться независимо от расположения других деталей, например рычага стеклоочистителя.
Средняя часть поперечного держателя может иметь при этом чашеобразное сечение. Чашеобразные детали обладают преимуществом высокой, обусловленной геометрией нагружаемостью при одновременно достаточных прочности и жесткости. Кроме того, они могут изготавливаться технологически просто.
Также средняя часть поперечного держателя может иметь выпуклое в направлении лобового стекла сечение. Средняя часть поперечного держателя может быть рассчитана, тем самым, в частности для уменьшения опасности травмирования пешехода в случае наезда, так, что она может деформироваться, например при ударе головой, в направлении воздействующих сил, а угол удара совпадает с углом, который направление деформации средней части поперечного держателя заключает с горизонтальной плоскостью. За счет этого имеющееся в распоряжении деформационное пространство может быть эффективно использовано, а деформационная характеристика поперечного держателя дополнительно улучшена, благодаря чему повышается безопасность и снижается опасность травмирования пешехода при наезде.
Деформационная зона средней части поперечного держателя может проходить при этом по всей ширине капота. За счет этого может быть повышена безопасность для препятствия, в частности для пешехода, при столкновении с кузовом, поскольку средняя часть поперечного держателя может деформироваться независимо от места удара о капот и угла удара, и, тем самым, вызванная ударом энергия может за счет деформации надежно поглощаться.
При этом средняя часть поперечного держателя при силовом воздействии может деформироваться в направлении от лобового стекла. За счет этого создается достаточное деформационное пространство для средней части поперечного держателя. Так, свободное пространство в зоне лобового стекла значительно ограничено также за счет расположения других деталей, например рычага стеклоочистителя.
На опорном участке для лобового стекла может быть расположен крепежный фланец для него. За счет этого можно, во-первых, обеспечить герметичное присоединение лобового стекла к поперечному держателю, а во-вторых, достаточно большое расстояние между точкой давления воздействующей на стекло силы и деформируемой средней частью поперечного держателя, благодаря чему она легче деформируется, поскольку создается достаточное деформационное пространство.
В одном варианте лобовое стекло размещено на опорном участке для него посредством клея. Благодаря этому лобовое стекло может быть установлено заподлицо с внешней обшивкой и, тем самым, герметично присоединено при одновременно низких затратах и простом обращении.
Второй краевой участок поперечного держателя может быть закреплен на передней стенке кузовной конструкции. За счет этого поперечный держатель может стабильно удерживаться, а пространственные условия в зоне передней стенки могут быть оптимально использованы. Кроме того, второй краевой участок поперечного держателя может быть также закреплен на других неподвижных деталях кузовной конструкции, например на центральной балке или на кронштейне крепления панели приборов.
В одном варианте осуществления изобретения второй краевой участок поперечного держателя сварен с передней стенкой кузовной конструкции. За счет этого поперечный держатель прочно соединен с передней стенкой, может аксиально опираться на нее, в результате чего дополнительно повышается стабильность детали. Благодаря этому можно избежать вибрации поперечного держателя в нормальном режиме работы автомобиля и связанных с этим акустических проблем. Предпочтительно второй краевой участок поперечного держателя сварен с передней стенкой точечной сваркой. В зависимости от применяемого материала могут найти применение также другие виды сварки.
Изобретение относится также к автомобилю, содержащему описанную выше кузовную конструкцию.
Автомобиль, содержащий описанную выше кузовную конструкцию, содержит ударопоглощающую конструкцию, с помощью которой препятствие, в частности пешехода, можно защитить при ударе, когда тот сталкивается с автомобилем, за счет того, что вызванная ударом кинетическая энергия эффективно и, тем самым, надежно может поглощаться за счет деформации средней части поперечного держателя. Опасность травмирования пешехода при столкновении с автомобилем можно, тем самым, заметно уменьшить.
Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что благодаря изобретению создана конструкция кузова автомобиля с лобовым стеклом, которая выполнена просто и с помощью которой может надежно поглощаться энергия при силовом воздействии сверху и/или спереди. Так, за счет выполненного из трех частей поперечного держателя и, в частности, за счет U-образного, выпуклого в направлении капота сечения средней части поперечного держателя может быть создано достаточное деформационное пространство для средней части поперечного держателя, которая может быть рассчитана так, что она может способствовать значительному снижению опасности травмирования пешехода в случае наезда. Также за счет чашеобразного сечения можно обеспечить высокую, обусловленную геометрией нагружаемость при одновременно достаточных прочности и жесткости средней части поперечного держателя и, тем самым, улучшить поглощение действующих при ударе внешних сил.
Деформационная характеристика предложенной средней части поперечного держателя может быть дополнительно улучшена за счет того, что она имеет деформационный участок, проходящий по всей ширине капота. Благодаря этому действующая при ударе энергия может эффективно поглощаться независимо от места и угла удара, в результате чего можно дополнительно снизить риск травматизма пешехода при столкновении с автомобилем.
Далее средняя часть поперечного держателя U-образного сечения может изготавливаться технологически просто. Поскольку оба краевых участка поперечного держателя выполнены в виде консолей, место присоединения лобового стекла и место присоединения поперечного держателя к кузовной конструкции могут быть отделены с достаточным расстоянием от средней части поперечного держателя, в результате чего возникает большее расстояние между точкой давления воздействующей на стекло силы и средней частью поперечного держателя, благодаря чему образуется достаточное деформационное пространство для поперечного держателя. Поскольку оба краевых участка поперечного держателя расположены латерально по отношению друг к другу, имеющееся конструктивное пространство может быть оптимально использовано, а лобовое стекло может быть в то же время герметично присоединено. Поскольку можно создать достаточное деформационное пространство без установки дополнительных элементов, конструкция может поддерживаться стабильной без необходимости использования дополнительных деталей и, тем самым, повышенных расходов. Следовательно, поперечный держатель имеет простое строение.
Изобретение более подробно поясняется со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:
- фиг.1: вид сверху на поперечный держатель в одном варианте осуществления изобретения;
- фиг.2: сечение поперечного держателя в варианте из фиг.1;
- фиг.3: схематичный перспективный вид сбоку в разрезе автомобиля с кузовной конструкцией, включающей в себя поперечный держатель из фиг.1;
- фиг.4: вид сзади в разрезе показанного в сечении на фиг.1 автомобиля.
На фиг.1 предложенный поперечный держатель изображен при виде сверху, а на фиг.2 - в сечении. На фиг.1 стрелка FL обозначает продольное направление автомобиля.
Направления «вверху» и «впереди» показаны при этом для лучшей наглядности по отношению к системе координат. По отношению к плоскости ху ось х указывает в направлении, называемом «вверху», а ось у - в направлении, называемом «впереди».
Как видно на фиг.1, поперечный держатель 1 выполнен из трех частей. Он включает в себя первый 2 и второй 3 краевые участки в виде консолей и лежащую между ними среднюю часть 4 U-образного сечения. Первый краевой участок 2 выполнен в качестве опорного участка для лобового стекла, а второй краевой участок 3 закреплен на неподвижной детали кузовной конструкции и в направлении х расположен за первым краевым участком 2, когда поперечный держатель 1 установлен на автомобиле. Средняя часть 4 поперечного держателя 1 может деформироваться при силовом воздействии сверху и/или спереди. Стрелка 5 обозначает действующую на поперечный держатель 1 силу. Стрелка 6 обозначает направление деформации средней части 4 поперечного держателя 1.
На фиг.1 показано чашеобразное сечение средней части 4 поперечного держателя 1. Последний образован единственным листом, благодаря чему он является одностенным, а не двухстенным. Поперечный держатель 1 имеет выпуклое основание 7, которое переходит в край 8 средней части 4.
Средняя часть 4 поперечного держателя 1 имеет деформационную зону 9. В примере на фиг.1 эта деформационная зона 9 соответствует выпуклому основанию 7 средней части 4 поперечного держателя 1.
На фиг.2 изображено сечение поперечного держателя 1 из фиг.1. Детали одинаковой конструкции или функции, как на фиг.1, обозначены такими же ссылочными позициями и отдельно не поясняются.
Как показано на фиг.2, средняя часть 4 поперечного держателя 1 имеет U-образное сечение. Когда поперечный держатель 1 установлен на автомобиле, открытая сторона U-образного сечения направлена вниз, т.е. к проезжей части. При силовом воздействии сверху и/или спереди, т.е. над и/или перед лобовым стеклом, средняя часть 4 может деформироваться. Она деформируется при этом в направлении своего проема, т.е. внутрь сечения.
Также на фиг.2 показано чашеобразное сечение средней части 4 поперечного держателя 1. Видно выпуклое, выгнутое вверх основание 7, которое переходит в край 8 средней части 4. Последняя может выгибаться в направлении своего проема. Возникающая выпуклость соответствует при этом деформации средней части 4 поперечного держателя 1 при силовом воздействии сверху и/или спереди.
На фиг.3 и 4 в схематичном виде изображен автомобиль 10 с включающей в себя поперечный держатель 1 из фиг.1 кузовной конструкцией 11 в разрезе при виде сбоку (фиг.3) и в разрезе при виде сзади (фиг.4). Детали одинаковой конструкции или функции, как на фиг.1 или 2, обозначены такими же ссылочными позициями и отдельно не поясняются.
Как видно на фиг.3, кузовная конструкция 11 включает в себя поперечный держатель 1 из фиг.1. Он состоит из первого 2 и второго 3 краевых участков, которые выполнены в виде консолей и между которыми лежит средняя часть 4 U-образного сечения. Первый краевой участок 2 образует опорный участок 13 для лобового стекла 16. Второй краевой участок 3 закреплен на неподвижной детали 14 кузовной конструкции 11 и в направлении х расположен за первым краевым участком 2, т.е. в продольном направлении автомобиля 10. В данном варианте неподвижной деталью 14 кузовной конструкции 11 является передняя стенка.
При силовом воздействии сверху и/или спереди средняя часть 4 поперечного держателя 1 может деформироваться. На фиг.3 показана имитация столкновения пешехода с обозначенным с помощью имитатора 15 головы ударом головой о нижний краевой участок лобового стекла 16. При соответственно большой силе удара имитатора 15 головы о нижний край лобового стекла 16 средняя часть 4 поперечного держателя 1 может деформироваться и, тем самым, воспринимать энергию удара. Стрелка 17 обозначает силу удара имитатора 15 головы. Стрелка 18 обозначает направление деформации средней части 4 поперечного держателя 1. Последняя выгнута в направлении лобового стекла 16.
При силовом воздействии сверху и/или спереди в соответствии с большой силой удара имитатора 15 головы средняя часть 4 поперечного держателя 1 может деформироваться в направлении от лобового стекла 16 и воспринимать, тем самым, энергию удара.
Далее виден крепежный фланец 19 для лобового стекла 16, который расположен на опорном участке 13 для него. Лобовое стекло 16 может быть размещено на опорном участке 13 посредством клея. Кроме того, показана пластиковая деталь 12, которая, в основном, закрывает зону между капотом 21 и лобовым стеклом 16.
В примере на фиг.3 второй краевой участок 3 поперечного держателя 1 закреплен на передней стенке 20 кузовной конструкции 11. Второй краевой участок 3 может быть также закреплен на другой неподвижной детали кузовной конструкции, например на центральной балке или на кронштейне крепления панели приборов. При этом второй краевой участок 3 предпочтительно сварен с передней стенкой 20 кузовной конструкции 11. Второй краевой участок 3 сварен с передней стенкой 20 предпочтительно точечной сваркой. В зависимости от применяемого материала могут найти применение и другие виды сварки.
На фиг.4 в схематичном перспективном виде в разрезе сзади изображен автомобиль 10 из фиг.3. Детали одинаковой функции или конструкции, как на фиг.3, обозначены такими же ссылочными позициями и отдельно не поясняются.
Поперечный держатель 1 проходит поперек продольного направления FL автомобиля 10 по всей ширине капота 21.
С поперечным держателем 1 его деформационная зона 9 также проходит по всей ширине капота 21.
Как хорошо видно на фиг.4, при силовом воздействии сверху и/или спереди средняя часть 4 поперечного держателя 1 может деформироваться в направлении от лобового стекла 16. Поскольку он проходит по всей ширине капота 21, средняя часть 4 независимо от места или угла удара препятствия, в частности пешехода, о нижний краевой участок лобового стекла 16 может деформироваться и, тем самым, воспринимать энергию удара.
Перечень ссылочных позиций
1 - поперечный держатель лобового стекла
2 - первый краевой участок
3 - второй краевой участок
4 - средняя часть поперечного держателя
5 - направление действия силы на поперечный держатель
6 - направление деформации средней части поперечного держателя
7 - дно чаши
8 - край чаши
9 - деформационная зона
10 - автомобиль
11 - кузовная конструкция
12 - пластиковая деталь
13 - опорный участок для лобового стекла
14 - неподвижная деталь кузовной конструкции
15 - имитатор головы
16 - лобовое стекло
17 - направление действия силы удара
18 - деформация средней части поперечного держателя
19 - крепежный фланец для лобового стекла
20 - передняя стенка
21 - капот
FL - продольное направление автомобиля