УЗЕЛ ШАССИ И ПОДРАМНИК ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
CHASSIS ASSEMBLY AND SUB-FRAME FOR VEHICLES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к узлу шасси транспортного средства с рамой, низом кузова, поддерживаемым рамой, и подрамником, присоединенным к низу кузова, который позволяет поглощать энергию при фронтальном ударе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортное средство, такое как автомобиль, включает в себя раму и низ кузова, поддерживаемый рамой. Транспортное средство типично включает в себя подрамник для поддержки различных компонентов двигателя, привода на ведущие колеса и/или подвески транспортного средства. Подрамник типично смонтирован на низ кузова транспортного средства болтами, сваркой, и т.д. Подрамник продолжается вперед от низа кузова в направлении переднего бампера транспортного средства.
При фронтальных ударах транспортного средства, таких как определенные Федеральными стандартами по безопасности автомобилей (FMVSS) и стандартами Страхового института по безопасности дорожного движения (IIHS), передние конструктивные компоненты транспортного средства деформируются для поглощения энергии. Подрамники некоторых транспортных средств не сконструированы для отсоединения от низа кузова. Такие конструкции типично требуют дополнительных признаков поглощения энергии и систем устройств пассивной безопасности, чтобы надлежащим образом обращаться с энергией при фронтальном ударе.
Другие подрамники сконструированы, чтобы отделяться от низа кузова при фронтальном ударе для изменения импульса и импульсного показателя транспортного средства при фронтальном ударе. Отделяемые подрамники могут быть сконструированы, чтобы срезать соединительную деталь между подрамником и низом кузова, однако, это срезание может создавать трудности при проектировании. Остается благоприятная возможность сконструировать подрамник, который эффективно отделяется от низа кузова при фронтальном ударе.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для преодоления проблем уровня техники в одном из аспектов изобретения предложен узел шасси для транспортного средства, содержащий:
раму и подрамник;
низ кузова, поддерживаемый рамой;
соединительную деталь, соединяющую подрамник и низ кузова; и
рычаг, продолжающийся от подрамника до рамы для оказания рычажного действия относительно рамы, когда подрамник поворачивается относительно рамы при фронтальном ударе, чтобы отсоединять соединительную деталь от низа кузова.
В одном из вариантов предложен узел, в котором соединительная деталь является шплинтом, а низ кузова выполнен переламываемым относительно шплинта и рычага при фронтальном ударе.
В одном из вариантов предложен узел, в котором соединительная деталь является шплинтом, который продолжается вдоль оси шплинта между подрамником и низом кузова, при этом рычаг выполнен удлиненным вдоль оси, которая пересекает ось шплинта.
В одном из вариантов предложен узел, в котором рычаг является удлиненным вдоль оси, которая пересекает соединительную деталь.
В одном из вариантов предложен узел, в котором низ кузова выполнен из листового металла.
В одном из вариантов предложен узел, в котором листовой металл имеет толщину 0,7-1,5 мм.
В одном из вариантов предложен узел, в котором рычаг имеет глубину 15-30 мм.
В одном из вариантов предложен узел, в котором рычаг имеет длину 50-150 мм.
В одном из вариантов предложен узел, в котором рычаг имеет ширину 20-75 мм.
В одном из вариантов предложен узел, в котором подрамник содержит основание, присоединенное к соединительной детали, и консоль, продолжающуюся вперед и вверх относительно основания.
В одном из вариантов предложен узел, в котором рычаг расположен под рамой.
В одном из вариантов предложен узел, в котором подрамник продолжается вперед от рамы, а рычаг удлинен назад.
В одном из вариантов предложен узел, в котором соединительная деталь является шплинтом, который продолжается через подрамник и низ кузова.
В одном из вариантов предложен узел, дополнительно содержащий бампер с подрамником, продолжающимся от рамы в направлении бампера.
В одном из дополнительных аспектов предложен подрамник для транспортного средства, содержащий:
основание, образующее отверстие, принимающее шплинт для присоединения основания к низу кузова транспортного средства;
консоль, продолжающуюся вперед относительно отверстия; и
рычаг, удлиненный назад относительно отверстия, для оказания рычажного действия относительно рамы транспортного средства, когда подрамник поворачивается относительно рамы при фронтальном ударе, чтобы отсоединять шплинт от низа кузова.
В одном из вариантов предложен подрамник, в котором отверстие продолжается вокруг оси отверстия, при этом рычаг удлинен вдоль оси, которая пересекает ось отверстия.
В одном из вариантов предложен подрамник, в котором рычаг имеет глубину 15-30 мм.
В одном из вариантов предложен подрамник, в котором рычаг имеет длину 50-150 мм.
В одном из вариантов предложен подрамник, в котором рычаг имеет ширину 20-75 мм.
В одном из вариантов предложен подрамник, в котором консоль продолжается вперед и вверх относительно основания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - вид снизу части транспортного средства, содержащего узел шасси, имеющий раму, низ кузова, поддерживаемый рамой, и подрамник, присоединенный к низу кузова;
фиг. 2 - вид снизу части транспортного средства, содержащего еще один вариант осуществления узла шасси, имеющего раму с низом кузова, поддерживаемым на раме, и подрамником, присоединенным к низу кузова;
фиг. 3 - вид сбоку части транспортного средства по фиг. 1 с рычагом подрамника, показанным невидимыми линиями;
фиг. 4 - вид сверху подрамника, содержащего пару рычагов, и с парой соединительных деталей для присоединения подрамника к низу кузова;
фиг. 5 - вид сбоку подрамника и одной из соединительных деталей, присоединенных к подрамнику; и
фиг. 6 - вид сбоку подрамника и части низа кузова и части рамы с подрамником, присоединенным к низу кузова, и с рамой в ненагруженном положении до фронтального удара;
фиг. 7 - вид сбоку по фиг. 6 во время поворачивания подрамника относительно рамы при фронтальном ударе со стрелками, идентифицирующими силы между рычагом и рамой и силы на соединительной детали; и
фиг. 8 - вид сбоку по фиг. 6 в течение дальнейшего поворачивания подрамника относительно рамы при фронтальном ударе с соединительной деталью, отделенной от низа кузова.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на фигуры, на которых идентичные номера указывают одинаковые части на всем протяжении нескольких видов, транспортное средство 10 включает в себя узел 11 шасси, имеющий раму 12, низ 14 кузова, поддерживаемый рамой 12, и подрамник 16, присоединенный к низу 14 кузова. Со ссылкой на фиг. 6-8, соединительная деталь 18 соединяет подрамник 16 и низ 14 кузова. Рычаг 20 продолжается от подрамника 16 до рамы 12 для оказания рычажного действия относительно рамы 12, когда подрамник 16 поворачивается относительно рамы 12 при фронтальном ударе, чтобы отделять соединительную деталь 18 от низа 14 кузова, как показано на фиг. 8. Более точно, со ссылкой на фиг. 7, при фронтальном ударе, подрамник 16 поворачивается (против часовой стрелки на фиг. 7), и рычаг 20 прикладывает силу F1 к раме 12, которая дает в результате противодействующую силу F2 на соединительной детали 18. По мере тог, как подрамник 16 продолжает поворачиваться (против часовой стрелки на фиг. 7), сила F2 на соединительной детали 18 достигает уровня, достаточного, чтобы переломить низ 14 кузова на соединительной детали 18, как показано на фиг. 8. Другими словами, при фронтальном ударе, рычаг 20 оказывает рычажное действие относительно рамы 12 до тех пор, пока соединительная деталь 18 не отрывается от низа 14 кузова.
Поворачивание подрамника 16 и отрывание соединительной детали 18 от низа 14 кузова в результате рычажного действия, приложенного рычагом 20 п отношению к раме 12, поглощает энергию при фронтальном ударе. Это поворачивание и окончательный разрыв соединительной детали 18 смягчает импульс при фронтальном ударе и уменьшает импульсный показатель транспортного средства.
Транспортное средство 10 может быть любого типа. Например, транспортное средство 10 может быть автомобилем, как показано на фигурах. Автомобили подлежат различным стандартам, в том числе стандартам фронтального удара, как определено Федеральными стандартами по безопасности автомобилей (FMVSS) и стандартами Страхового института по безопасности дорожного движения (IIHS). Смягченный импульс и уменьшение импульсного показателя транспортного средства при фронтальном ударе, являющиеся результатом поворачивания и отрывания соединительной детали 18, оказывают влияние на испытание по этим стандартам.
Со ссылкой на фиг. 13, рама 12 поддерживает несколько компонентов транспортного средства 10, в том числе, низ 14 кузова и подрамник 16. В дополнение, например, со ссылкой на фиг. 1, 2 и 6, подрамник 16 поддерживает пол 22, который может быть сформирован из листового металла. В еще одном примере, рама 12 включает в себя коромысло 24 для поддержания панелей кузова (не показаны) транспортного средства 10.
Рама 12 может включать в себя множество балок 26, имеющих любой пригодный профиль поперечного сечения. Рама 12 может быть любого типа, не выходя из сущности настоящего изобретения. Например, рама 12, показанная на фиг. 1, может быть сформирована гидроформованием, и рама 12, показанная на фиг. 2 имеет тип санного полоза. Рама 12, например, может быть выполнена из стали, алюминия или любого пригодного материала.
Со ссылкой на фиг. 1, 2 и 6-8, рама 12 определяет платформу 28, выполненную с возможностью принимать рычаг 20. Как показано на фиг. 6, платформа 28 утоплена для приема рычага 20. После того, как соединительная деталь 18 разорвана при фронтальном ударе, подрамник 16 может скользить вдоль платформы 28 по мере того, как подрамник 16 перемещается назад относительно рамы 12.
Подрамник 16 поддерживает различные компоненты двигателя (не показан), привода на ведущие колеса (не показан) и/или подвески (не показана) транспортного средства 10. Подрамник 16 продолжается вперед от низа 14 кузова в направлении переднего бампера 32 транспортного средства 10. Подрамник 16, например, может быть сформирован из стали, алюминия или любого пригодного материала.
Со ссылкой на фиг 4, подрамник 16 включает в себя основание 34 и консоль 36, продолжающуюся от основания 34. Более точно, подрамник 16 включает в себя пару консолей 36, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и продолжающихся от основания 34 подрамника 16. Продолжение подрамника 16 может быть смонтировано на каждую консоль 36, и каждая соединительная деталь 18 подрамника 16 присоединена к переднему бамперу 32 транспортного средства 10, как показано на фиг. 6-8. Соединительная деталь 18 присоединена к основанию 34, как дополнительно изложено ниже.
Каждая консоль 36 продолжается вперед и вверх относительно основания 34, как показано на фиг. 6-8. Более точно, каждая консоль включает в себя первую часть 52, продолжающуюся в целом горизонтально, когда смонтирована на низ 14 кузова, и вторую часть 54, продолжающуюся вперед и вверх относительно первой части 52. Геометрия, в пределах которой каждая консоль 36 продолжается вперед и вверх, заставляет подрамник 16 поворачиваться (против часовой стрелки на фиг. 6-8) при фронтальном ударе, как показано на фиг. 6-8. При фронтальном ударе, первая часть 52 и вторая часть 54 могут изгибаться относительно друг друга. Более точно, со ссылкой на фиг. 6-8, при фронтальном ударе, первая часть 52 поворачивается относительно второй части 54, и первая часть 52 и/или вторая часть 54 сгибаются относительно друг друга в течение этого относительного поворота.
Как изложено выше, соединительная деталь 18 соединяет подрамник 16 и низ 14 кузова. Более точно, как показано на фиг. 1 и 2, две соединительных детали 18 расположены на определенном расстоянии друг от друга и соединяют подрамник 16 и низ 14 кузова. Обе соединительных детали 18 могут быть идентичными. Соединительная деталь 18, например, может быть шплинтом 38, который продолжается сквозь подрамник 16 и сквозь низ 14 кузова. Со ссылкой на фиг. 6, шплинт 38 продолжается вдоль оси P шплинта между подрамником 16 и низом 14 кузова.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2, основание 34 подрамника 16 определяет отверстие 40 для приема соединительной детали 18, например, шплинта 38, для присоединения основания 34 к низу 14 кузова транспортного средства 10. Консоли 36 продолжаются вперед относительно отверстия 40 подрамника 16 и, как дополнительно изложено ниже, рычаг 20 продолжается назад относительно отверстия 40 подрамника 16. Другими словами, консоли 36 продолжаются вперед относительно отверстия 40 по отношению к транспортному средству 10, то есть, в направлении передней части 42 транспортного средства 10, а рычаг 20 продолжается назад относительно отверстия 40 по отношению к транспортному средству 10, то есть, в направлении задней части транспортного средства 10 (не показана), противоположной передней части 42 транспортного средства 10.
Шплинт 38, например, может быть болтом 44, который продолжается сквозь подрамник 16 и низ 14 кузова, и резьбовым образом зацепляется с гайкой 56, чтобы удерживать шплинт 38 в подрамнике 16 и низе 14 кузова. В таком варианте осуществления, болт 44 продолжается вдоль оси P шплинта через отверстие 40 подрамника 16 и отверстие 46 низа 14 кузова. В качестве альтернативы шплинту 38, соединительная деталь 18, например, может быть сварным швом между подрамником 16 и низом 14 кузова, заклепкой между подрамником 16 и низом 14 кузова, любым типом крепежной детали между подрамником 16 и низом 14 кузова, и т.д.
Низ 14 кузова поддерживается каркасом 12, например, посредством сварных швов, крепежных деталей, и т.д. Низ 14 кузова определяет отверстие 46, показанное на фиг. 1 и 2, выровненное с отверстием 40 подрамника 16 и принимающее соединительную деталь 18, например, шплинт 38, когда подрамник 16 присоединен к низу 14 кузова.
Низ 14 кузова является листовым металлом, например, сталью. Листовой металл низа 14 кузова может иметь толщину 0,7-1,5 мм. В качестве альтернативы, низ 14 кузова может быть из любого пригодного материала или любой пригодной толщины, не выходя из сущности настоящего изобретения.
Как изложено выше, рычаг 20 продолжается из основания 34 подрамника 16. Более точно, как показано на фиг. 4, два рычага 20 продолжаются от подрамника 16 и расположены на определенном расстоянии друг от друга. Рычаги 20, показанные на фигурах, идентичны друг другу. Два рычага 20 продолжаются от подрамника 16, например, на фигурах, однако, любое количество рычагов 20, например, один или более, могут продолжаться из подрамника 16.
Как изложено выше, рычаг 20 удлинен назад относительно отверстия 40. Другими словами, рычаг 20 удлинен от подрамника 16 в направлении к задней части транспортного средства 10, когда подрамник 16 установлен на низ 14 кузова. Эта конфигурация дает в результате рычаг 20, оказывающий рычажное действие относительно рамы 12, когда подрамник 16 поворачивается относительно рамы 12 при фронтальном ударе, чтобы отделять соединительную деталь 18 от низа 14 кузова.
Рычаг 20 прикреплен к подрамнику 16 и перемещается с подрамником 16 как одно целое. Рычаг 20 может быть составляющим одно целое с подрамником 16, то есть, сформированным вместе с подрамником 16 как одно целое. В качестве альтернативы, рычаг 20 может быть сформирован отдельно от подрамника 16 и впоследствии прикреплен к подрамнику 16 любым пригодным образом.
Рычаг 20 продолжается от подрамника 16 до рамы 12. Более точно, рычаг 20 включает в себя контактирующий конец 48, расположенный на определенном расстоянии от основания 34 подрамника 16, для оказания рычажного действия относительно рамы 12, когда подрамник 16 поворачивается относительно рамы 12 при фронтальном ударе. Контактирующий конец 48 рычага 20 может примыкать к раме 12 или может примыкать к промежуточному компоненту, который зажат между контактирующим концом 48 и рамой 12. Например, низ 14 кузова зажат между контактирующим концом 48 и рамой 12 на фигурах. Как показано на фиг. 6, контактирующий конец 48 может включать в себя криволинейную часть, расположенную на определенном расстоянии от низа 14 кузова до фронтального удара, или, в качестве альтернативы, может примыкать к низу 14 кузова по длине рычага 20. При фронтальном ударе, контактирующий конец 48 примыкает к низу 14 кузова, причем, низ 14 кузова, зажат между рычагом 20 и рамой 12, например, как показано на фиг. 7.
Рычаг 20 включает в себя промежуточную часть 50, продолжающуюся от основания 34 подрамника 16 до контактирующего конца 48 рычага 20. Промежуточная часть 50, например, может контактировать с низом 14 кузова между основанием 34 подрамника 16 и контактирующим концом 48 рычага 20.
Рычаг 20 расположен ниже рамы 12. Как изложено выше, консоли 36 подрамника 16 продолжаются вперед и вверх относительно основания 34, которые заставляют подрамник 16 поворачиваться (против часовой стрелки на фиг. 6-8) при фронтальном ударе. По существу, расположение рычага 20 ниже рамы 12 заставляет рычаг 20 оказывать рычажное действие относительно рамы 12 во время поворачивания подрамника 16 относительно рамы 12, как показано на фиг. 6-8.
Рычаг 20 и соединительная деталь 18 сконфигурированы, чтобы рычажное действие рычага 20 относительно рамы 12 в течение фронтального удара давало в результате силу F2 (идентифицированную на фиг. 7), которая вытягивает соединительную деталь 18 из низа 14 кузова. Например, в конфигурации, где соединительная деталь 18 является шплинтом 38, рычажное действие рычага 20 относительно рамы 12 при фронтальном ударе дает в результате силу F2 вдоль оси P для вытягивания шплинта 38 из низа 14 кузова.
Рычаг 20, например, удлинен вдоль оси L, которая пересекает соединительную деталь 18. Более точно, например, ось L, которая пересекает ось P шплинта, как лучше всего показано на фиг. 5. По существу, как показано на фиг. 7, по мере того, как подрамник 16 поворачивается при фронтальном ударе, рычаг 20 прикладывает силу F1 к раме 12, которая дает в результате силу F2, которая тянет шплинт 38 вдоль оси P шплинта, чтобы вытягивать шплинт 38 из низа 14 кузова.
Отверстие 40 продолжается вокруг оси H отверстия. Со ссылкой на фиг. 5, ось H отверстия выровнена с осью P шплинта, когда шплинт 38 принят в отверстии 40. Ось L рычага 20 может пересекать ось H отверстия, как показано на фиг. 4 и 5.
Рычаг 20 может иметь любые пригодные размеры, чтобы рычаг 20 был вытянут вдоль оси L. Например, рычаг 20 может иметь глубину 15-30 мм (то есть, по вертикали на фиг. 5), длину 50-150 мм (то есть, по горизонтали на фиг. 5), и ширину 20-75 мм (то есть, в страницу на фиг. 5). Рычаг 20 может быть полым с некоторой толщиной стенки.
Рама 12 и рычаг 20 могут быть в целом жесткими при фронтальном ударе. Другими словами, рама 12 и рычаг 20 в целом не деформируются по мере того, как подрамник 16 поворачивается при фронтальном ударе. По существу, так как рычаг 20 оказывает рычажное действие относительно рамы 12 во время поворачивания подрамника 16 в течение фронтального удара, сила F1 на контактирующем конце 40 и сила F2 на шплинте 38 как правило типично противоположны и равны.
Низ 14 кузова может быть переламываемым относительно соединительной детали 18 и рычага 20 при фронтальном ударе. Другими словами, во время поворачивания подрамника 16 в течение фронтального удара, низ 14 кузова ломается на соединительной детали 18 без разламывания рычага 20 или соединительной детали 18. Например, низ 14 кузова может быть выполнен с возможностью ломаться до того, как соединительная деталь 18 и рычаг 20 существенно деформируются. Низ 14 кузова может сгибаться и деформироваться перед разламыванием, что поглощает энергию от фронтального удара.
Как изложено выше, действие подрамника 16 в течение фронтального удара показана на фиг. 6-8. Как показано на фиг. 6, подрамник 16 присоединен к низу 14 кузова шплинтом 38 и продолжается от низа 14 кузова до переднего бампера 32. Рычаг 20 продолжается от подрамника 16 до рамы 12 с контактирующим концом 48 рычага 20, примыкающим к раме 12. Как показано на фиг. 7, в течение фронтального удара, подрамник 16 поворачивается с контактирующим концом 48 рычага 20, примыкающим к раме 12. Во время этого поворачивания, рычаг 20 оказывает рычажное действие по отношению к рамы 12. Это рычажное действие прикладывает силу F1 рычагом 20 относительно рамы 12 и противоположную силу F2 на шплинте 38 низа 14 кузова.
При фронтальном ударе, подрамник 16 выталкивается назад, и низ 14 кузова деформируется во время этого направленного назад перемещения. Кроме того, по мере того, как подрамник 16 поворачивается в течение фронтального удара, сила F2 вытягивает шплинт 38 из низа 14 кузова, вызывая дополнительную деформацию низа 14 кузова.
По мере того, как подрамник 16 продолжает поворачиваться, сила F2 на шплинте 38 достигает уровня, достаточного для переламывания низа 14 кузова на шплинте 38, как показано на фиг. 8. В этот момент, шплинт 38 высвобождается из низа 14 кузова, и подрамник 16 перемещается назад относительно рамы 12. Это перемещение назад и поворачивание подрамника 16, деформация низа 14 кузова и переламывание низа 14 кузова поглощает энергию при фронтальном ударе.
Настоящее изобретение было описано иллюстративным образом, и следует понимать, что терминология, которая была использована, подразумевается свойственной по характеру слов скорее описанию, нежели ограничению. Многие модификации и варианты настоящего изобретения возможны в свете вышеприведенных доктрин, и раскрытие может быть осуществлено на практике иначе, чем как конкретно описано.