ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ АВТОМОБИЛЬНОГО КУЗОВА
CAR BODY FRONT PART

Настоящее изобретение касается передней части автомобильного кузова, снабженной бампером и несущей балкой бампера, поддерживающей бампер.
Для выполнения новых законодательных требований к защите пешехода при автотранспортном несчастном случае были разработаны передние части кузовов с верхней и нижней несущей балкой бампера, при этом верхняя несущая балка бампера в общем случае включает в себя расположенную за легко деформируемым наружным слоем прочную металлическую поперечную балку, которая в состоянии воспринимать большие количества энергии при сильном столкновении, в противоположность чему нижняя несущая балка бампера и деформируемый слой, расположенный перед верхней несущей балкой бампера, оптимизированы в отношении требований защиты пешеходов, чтобы поддаваться уже при низкой энергии столкновения, характерной для несчастного случая с участием пешехода.
Из DE 10324514 A1 известен выдвижной фронтальный спойлер для автомобильного кузова. Этот спойлер может линейно перемещаться из втянутого положения, в котором он заходит за бампер, и выдвинутого положения, в котором он продолжает бампер в направлении вниз. Перестановка положения фронтального спойлера должна осуществляться автоматически в зависимости от скорости автомобиля, при этом спойлер при низких скоростях втянут, а при высоких скоростях выдвинут. Таким образом, именно в диапазоне низких скоростей, в котором соответствующая конфигурация передней части кузова фактически может способствовать эффективной защите пешехода от тяжелых травм, спойлер не участвует в защите пешехода.
Такая же дилемма существует у спойлера, известного из DE 10 2004013754 A1.
Из DE 3003568 A1 известна передняя часть кузова, у которой нижняя область бампера и поддерживающая его несущая балка выдвинуты при низких скоростях, так что при столкновении с пешеходом они первыми ударяются о его ноги, чтобы позволить ему упасть на капот двигателя. Так как выдающаяся вперед нижняя область бампера при высоких скоростях не обладает высокими аэродинамически свойствами, то при высоких скоростях он откидывается в утопленное положение.
До сих пор еще не удавалось объединить требования защиты пешеходов с соответствующей скорости аэродинамикой передней части автомобильного кузова.
Настоящее изобретение решает эту задачу с помощью передней части автомобильного кузова, снабженной бампером и нижней несущей балкой бампера, поддерживающей бампер, у которой в нижней несущей балке бампера образовано открытое вниз углубление, из которого спойлер может выдвигаться вниз. В противоположность предыдущим принципам вводится такое разделение нижнего бампера и спойлера, которое позволяет оптимизировать нижнюю несущую балку бампера по существу для защиты пешеходов, а спойлер - для аэродинамики. Когда спойлер при низких скоростях удерживается в углублении, будучи втянутым, он оказывает незначительное влияние или совсем не влияет на аэродинамику передней части кузова, но одновременно, заполняя это углубление, во втянутом состоянии способствует усилению жесткости нижнего бампера. Это позволяет экономить вес по сравнению с передней частью, у которой нижняя несущая балка бампера и спойлер функционально полностью отделены друг от друга, и необходимая жесткость нижней несущей балки бампера должна обеспечиваться одной только ее толщиной стенки. Хотя предлагаемая изобретением передняя часть ослаблена на уровне нижней несущей балки бампера, когда спойлер выдвинут из углубления, однако связанное с этим ограничение эффекта защиты пешеходов незначительно, когда выдвижение спойлера происходит при высоких скоростях, при которых известные передние части кузова больше не в состоянии обеспечить никакой эффективной защиты пешеходов.
Предпочтительно спойлер более устойчив к деформации, чем проходящая между спойлером и бампером область несущей балки бампера. Это значит, энергия, поглощаемая на единице деформационного перемещения, у несущей балки бампера значительно меньше, чем у спойлера. Это может проявляться в такой степени, что функция несущей балки бампера сокращается по существу до того, чтобы закрывать отсек двигателя внизу, в то время как абсолютно преобладающая часть энергии столкновения при столкновении поглощается спойлером.
Чтобы достичь необходимой прочности спойлера, предпочтительно, по меньшей мере, существенная его часть, изготавливается из усиленного волокном полимерного материала, в частности из полиамида.
Несущая балка бампера может изготавливаться, напротив, из относительно податливого, недорогого и удобно обрабатываемого материала, такого как, например, полипропилен, который может также применяться для самого бампера.
Предпочтительно спойлер и углубление соответственно имеют передние стенки, которые во вдвинутом положении спойлера лежат напротив друг друга так, что если передняя область нижней несущей балки бампера при столкновении отступает, то результирующее давление может передаваться на нее полностью и без того, чтобы спойлер выходил из углубления. Так, жесткость спойлера эффективно вносит свой вклад в жесткость нижней несущей балки бампера.
Чтобы действующее на спойлер давление отводилось в боковом направлении и передавалось на несущую структуру автомобильного кузова, спойлер предпочтительно усиливается ориентированными наклонно к продольному направлению автомобиля ребрами.
Так как функцией передней области несущей балки бампера, которая проходит между бампером и спойлером, является, по существу, передача усилия на спойлер, эта область предпочтительно усиливается ориентированными в продольном направлении автомобиля ребрами.
Также с точки зрения отведения усилий целесообразно, если спойлер имеет дугообразную на виде сверху форму с изогнутой наружу передней стороной и с опирающимися на несущую структуру кузова, в частности, вспомогательную раму, боковыми концами. Соответствующая дугообразная форма целесообразным образом также задана для углубления, в которое помещается спойлер во вдвинутом состоянии.
Предпочтительно концы спойлера шарнирно соединены с несущей структурой, чтобы дополнительно к своей функции отвода усилий служить шарнирами для перемещения между вдвинутым и выдвинутым состоянием.
В качестве дополнительного усиливающего элемента нижняя несущая балка бампера может включать в себя по существу горизонтальную плиту, вокруг которой по дуге проходит углубление.
Чтобы при столкновении усилия эффективно отводились в эту горизонтальную плиту, эта плита может быть целесообразным образом соединена с вертикальной задней стенкой углубления, напротив которой находится вертикальная во вдвинутом состоянии задняя стенка спойлера.
Целесообразным образом предусмотрен также исполнительный элемент для автоматического приведения спойлера при низкой скорости автомобиля во вдвинутое положение, а при высокой скорости автомобиля - в выдвинутое положение.
Другие признаки и преимущества изобретения вытекают из последующего описания примеров осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры. Показано:
Фиг. 1 - вид спереди бампера автомобильного кузова;
Фиг. 2 - часть вида бампера изнутри, а также поддерживающей его нижней несущей балки бампера и спойлера; и
Фиг. 3 - сечение, проведенное вдоль продольной центральной плоскости кузова через нижнюю область бампера, нижнюю несущую балку бампера и спойлер.
На фиг. 1 показан вид спереди изготовленного предпочтительно методом глубокой вытяжки из полимерного материала переднего бампера 1 автомобильного кузова. Бампер 1 продолжен вверх до отверстия 2 решетки радиатора, а его верхняя кромка 3 непосредственно примыкает к переднему краю (не изображенного) капота двигателя. Выемки 4 с открытыми краями, расположенные справа и слева от отверстия 2 решетки радиатора, предназначены для размещения фар ближнего света. Дополнительные отверстия 5, расположенные под выемками 4, предназначены для других осветительных приборов, таких как противотуманные фары, указатели поворотов с мигающим светом и пр. Между отверстиями 5 и под отверстием 2 решетки радиатора находится дополнительное продолговатое впускное отверстие 6 для охлаждающего воздуха и воздуха для сжигания топлива.
Бампер 1 в своих выдающихся далее всего вперед областях, непосредственно под впускным отверстием 6, а также между ним и отверстием 2 решетки радиатора поддерживается нижней или соответственно верхней несущей балкой бампера, которые, так как они скрыты позади бампера 1, на фиг. 1 схематично начерчены штриховыми контурами 7 и соответственно 8. Верхняя несущая балка 8 бампера может быть выполнена известным образом из горизонтального стального профиля, который соединен с внутренней поверхностью бампера 1 через относительно податливый, деформируемый жесткий вспененный слой.
Нижняя несущая балка 7 бампера представляет собой изготовленную методом литья под давлением из полимерного материала, в частности полипропилена, часть, структура которой поясняется с помощью фиг. 2. На этой фигуре показана, если смотреть изнутри автомобиля, часть бампера 1, а также соответственно левая половина нижней несущей балки 7 бампера и фронтального спойлера 9. Нижняя несущая балка 7 бампера отформована по существу в виде горизонтальной плиты, которая разделяется проходящим по дуге открытым вниз углублением 10 на переднюю область 11 и заднюю область 12. Передняя область 11 доходит до образованного на внутренней стороне бампера 1 под впускным отверстием 6 открытого назад паза, чтобы усилить бампер 1 непосредственно в его выдающейся далее всего вперед точке 13.
Чтобы обеспечить необходимую для эффективной защиты пешеходов жесткость передней части кузова, имеющие форму плиты области 11, 12 несущей балки 7 бампера по необходимости могут быть усилены ребрами 14, 15. На фиг. 2 показано расположенное в передней области 11 несущей балки 7 бампера большое количество ориентированных в продольном направлении автомобиля ребер 14, задача которых заключается по существу в том, чтобы препятствовать немедленному локальному смятию передней области 11 при ударе, и передавать усилие удара на фронтальный спойлер 9, чья сопротивляемость деформации существенно выше, чем у несущей балки 7 бампера. Одно или несколько проходящих в поперечном направлении автомобиля ребер 14 в передней области 11 несущей балки 7 бампера гарантируют, что продольные ребра 14 не отойдут в сторону уже при небольшой нагрузке и таким образом не позволят смяться области 11.
Углубление 10 в поперечном сечении является прямоугольным, с вертикальными передними и задними стенками 16, 17. Показанный на фиг. 1 по существу утопленный в углубление 10 фронтальный спойлер 9 включает в себя жесткий, допускающий большую нагрузку несущий профиль 18 из усиленного стекловолокном полиамида по существу Н-образного поперечного сечения, с расположенными на небольшом расстоянии напротив стенок 16, 17 ребрами 19, 20, проходящей между ребрами 19, 20 горизонтальной опорной плитой 21 и при необходимости проходящими по опорной плите 21 ребрами 22 жесткости. Ребра 22 жесткости проходят по верхней и нижней стороне опорной плиты 21 преимущественно под углом примерно 45° к продольному направлению автомобиля, чтобы отводить передаваемое на переднее вертикальное ребро 19 от передней области 11 несущей балки 7 бампера давление в сторону и назад, к концам несущего профиля 18. На переднем вертикальном ребре 19 несущего профиля 18 расположен фартук 23, который даже в изображенном вдвинутом положении фронтального спойлера 9 выступает из углубления 10 вниз. В противоположность несущему профилю 18 фартук 23 целесообразным образом является гибким, чтобы иметь возможность пружинить при переезде препятствия небольшой высоты, которое не достает до бампера 1. Поэтому в противоположность несущему профилю 18 фартук может быть изготовлен из относительно податливого материала, в частности он может быть изготовлен, как и бампер 1 и нижняя несущая балка 7 бампера, из полипропилена.
Боковые концы несущего профиля 18 имеют форму вилок 24, которые надеваются с возможностью поворота вокруг начерченной штрихпунктирной линией горизонтальной оси на не изображенную вспомогательную раму кузова, которая известным самим по себе образом поддерживает, среди прочего двигатель и части передачи. Задний край нижней несущей балки 7 бампера также закреплен на этой вспомогательной раме и снабжен для этого отверстиями 25. Альтернативно концы несущего профиля могут также опираться на лонжероны кузова.
Когда происходит столкновение с пешеходом, в то время как фронтальный спойлер 9 находится в показанном на фиг. 2 вдвинутом положении, сначала оттесняется назад передняя область 11 нижней несущей балки 7 бампера, так что зазор между стенкой 16 и ребром 19 смыкается. Таким образом, нагружается несущий профиль 18, и часть усилия столкновения через несущий профиль 18 отводится непосредственно на вспомогательную раму. Если при ударе деформируется и несущий профиль 18, смыкается зазор между ребром 20 и стенкой 17, и задняя область 12 нижней несущей балки 7 бампера также нагружается и при определенных условиях деформируется. Таким образом, при столкновении несущий профиль 18 полностью интегрирован в структуру несущей балки 7 бампера.
Несущий профиль 18 во вдвинутом положении удерживается эксцентриковым рычагом 26, который проходит через отверстие на верхней стороне углубления 10 к смонтированному вверху на несущей балке 7 бампера серводвигателю 27. Серводвигатель 27 соединен с тахометром автомобиля, чтобы опускать фронтальный спойлер 9 при превышении предельной скорости в несколько десятков км/ч.
На фиг. 3 показана в продольном сечении несущая балка 7 бампера, часть бампера 1 и фронтальный спойлер 9, а именно сплошными линиями во вдвинутом положении, и штриховыми линиями в выдвинутом положении. В выдвинутом положении несущий профиль 18 выведен из углубления 10, так что он больше не способствует усилению жесткости нижней несущей балки 7 бампера. Впрочем, этому способствованию не придается значение даже при высоких скоростях, так как энергия удара намного превосходит то количество энергии, которое может быть поглощено нижней несущей балкой 7 бампера и фронтальным спойлером 9.
Угол уклона, то есть угол между горизонталью и начерченной на фиг. 3 штрихпунктирной линией плоскостью, которая проходит через опорные поверхности передних колес и касается крайней нижней точки автомобильного кузова перед передними колесами, здесь нижнего края фартука 23, уменьшен с 12° во вдвинутом положении до 9°. Фартук 23 проходит в выдвинутом положении наклонно вниз и назад, при этом наклонное положение по сравнению с изображением фиг. 3 может быть еще более усилено, если фартук 23 сгибается под давлением встречного потока воздуха. Таким образом, фартук 23 вместе с расположенным под ним дорожным полотном образует сопло, в котором скорость встречного потока воздуха повышена. Следующее из этого ввиду эффекта Бернулли пониженное давление удерживает переднюю часть кузова, прижимая ее к дорожному полотну, и улучшает тем самым ее сцепление с дорогой.
Список ссылочных позиций
1 Бампер
2 Отверстие решетки радиатора
3 Верхняя кромка
4 Выемки
5 Отверстие
6 Впускное отверстие
7 Нижняя несущая балка бампера
8 Верхняя несущая балка бампера
9 Фронтальный спойлер
10 Углубление
11 Передняя область 7
12 Задняя область
13 Передняя точка
14 Ребро
15 Ребро
16 Передняя стенка 10
17 Задняя стенка 10
18 Несущий профиль
19 Ребро
20 Ребро
21 Опорная плита
22 Ребро жесткости
23 Фартук
24 Вилка/Конец 18
25 Отверстие
26 Эксцентриковый рычаг
27 Серводвигатель