ЗАЩИТНЫЙ ПОДДОН ДЛЯ СИЛОВОГО АГРЕГАТА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к автомобильному оборудованию, конкретно к защитным поддонам, съемно устанавливаемым в нижнем проеме моторного отсека и предохраняющим силовой агрегат (двигатель, коробку передач, каталитический нейтрализатор) от ударных нагрузок и износа в случае наезда на профильное препятствие и уменьшающим загрязнение моторного отсека.
Защитные поддоны, как правило, входят в «российский пакет» доукомплектации поступающих в Россию легковых автомобилей зарубежного производства, особенно дорогих машин с большой колесной базой и, следовательно, с небольшим относительным дорожным просветом [1].
Большинство запатентованных защитных поддонов - тонкостенные, металлические, разнообразной конфигурации в плане и в боковой проекции. Часть из них -с вентиляционными и сливными окнами (отверстиями) [2-6].
Известен защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля, содержащий панель сложного профиля, с наклонной, при положительном угле атаки, передней частью и горизонтальным козырьком, с вентиляционно-сливными отверстиями и с отверстиями для крепления к автомобилю, а также крепежные детали [7]. Он представляет собой комбинированную конструкцию из корытообразной панели из синтетического материала, преимущественно стеклопластика, и накладной металлической пластины.
Наиболее близкими к заявляемой полезной модели по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является защитный поддон для силового афегата легкового автомобиля, содержащий защитную панель с передней верхней и задней нижней горизонтальными полками, перемычкой между ними, фронтальным козырьком, продольными и поперечными элементами жесткости,
балку, жестко связанную с панелью и являющуюся дополнительным элементом жесткости поддона, пассивную систему воздушного охлаждения моторного отсека и узлы крепления панели и балки к автомобилю [8].
В нем перемычка выполнена, в продольном сечении, выпуклой по радиусу. Сложный (лыжеобразный, с полкой и фронтальной отбортовкой вниз) профиль защитной панели в продольном сечении обеспечивает некоторый выигрыш в жесткости. В поддоне имеется еще одна балка, идентичная упомянутой, при этом обе балки расположены продольно слева и справа проема моторного отсека и прикреплены в двух точках каждая к передней и задней штатным поперечным балкам моторного отсека и в третьей точке - к полу автомобиля. Защитная панель прикреплена только к указанным двум балкам защитного поддона. Таким образом, продольные балки поддона обеспечивают необходимую жесткость панели и, одновременно, увеличивают жесткость передней части кузова автомобиля. Вентиляционные и сливные окна отсутствуют. Пассивная система охлаждения моторного отсека выполнена в виде воздуховодного канала с расширяющимся поперечным сечением, образованного внутренней поверхностью панели и поверхностями выступающих в сторону последней элементов моторного отсека.
Однако, такой поддон, предназначенный для некоторых марок переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя, не приспособлен для установки на автомобилях без передней балки моторного отсека, в частности, серийный автомобиль марки, Ситроен С3 Франция {«Citroen C3»), а для получения высоких технико-эксплуатационных характеристик защитного поддона требуются как специальная конфигурация панели и в плане и по глубине, так и специальные крепежные детали для крепления к штатным элементам автомобиля без изменения их конструкции.
В частности, имеется возможность подсоединения к штатным кронштейнам крепления радиатора.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение технико-эксплуатационных характеристик автомобилей марки «Ситроен С3 путем обеспечения высокоэффективной защиты двигателя и других агрегатов в моторном отсеке от механических воздействий профильных препятствий (особенно в тяжелых российских условиях эксплуатации) при незначительном увеличении габаритно-массовых показателей автомобиля.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в защитном поддоне для силового агрегата легкового автомобиля, содержащем защитную панель с передней верхней и задней нижней горизонтальными полками, перемычкой между ними, фронтальным козырьком, продольными и поперечными элементами жесткости, балку, жестко связанную с панелью и являющуюся дополнительным элементом жесткости поддона, пассивную систему воздушного охлаждения моторного отсека и узлы крепления панели и балки к автомобилю, защитная панель выполнена с конфигурацией в трех плоскостях по условию сопряжения со смежными элементами автомобиля марки «Ситроен С3» («Crfroen C3»), по крайней мере, часть ее продольных и поперечных элементов жесткости конструктивно объединены путем выполнения боковых и задних периферийных участков нижней полки с перемычкой возвышенными с образованием Г-образных крыльев, а балка расположена поперечно, с возможностью ее установки на штатных кронштейнах крепления радиатора автомобиля посредством узлов крепления, и нижней своей плоскостью сопряжена с верхней полкой защитной панели непосредственно за фронтальным козырьком.
Задача решается также за счет ряда дополнительных совокупностей признаков устройства:
- защитная панель выполнена, в плане, прямоугольной, с превышением ширины над длиной, скошенными передними углами, двумя разнесенными по ширине панели задними выборками, образующими ушки и хвостовик, и округлениями углов по всему периметру;
- при любой из двух предыдущих совокупностей признаков, Г-образные крылья защитной панели выполнены каждое, по меньшей мере, с двумя горизонтальными участками на продольной и поперечной частях крыла соответственно, на каждом из которых предусмотрено отверстие для крепления защитной панели непосредственно к штатным элементам автомобиля, например к задней балке моторного отсека;
- при предыдущей совокупности признаков, горизонтальные участки крыльев выполнены на разных уровнях;
- при предыдущей совокупности признаков, горизонтальные участки продольных частей крыльев выполнены на уровне верхней горизонтальной полки;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, продольные части Г-образных крыльев защитной панели выполнены каждая, в продольном направлении,
с изменением знака угла атаки в верхних своих точках с отрицательного на положительный;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, отверстия для крепления защитной панели, предусмотренные на продольных и на поперечных частях крыльев, выполнены, с точностью до 3 мм, с межосевыми расстояниями 860 и 700 мм соответственно, при этом разноименные отверстия разнесены вдоль продольной оси панели на 115 мм;
- при второй и третьей перечисленных выше дополнительных совокупностей признаков, на заднем центральном периферийном участке нижней полки защитной панели между ее крыльями закреплен упругий элемент, высота которого превышает величину возвышения горизонтального перфорированного участка поперечной части крыла на заданную величину статической деформации упругого элемента при установленном на автомобиле поддоне;
- при предыдущей совокупности признаков, упругий элемент выполнен в виде поперечно ориентированного бруска из пористой резины и приклеен к поверхности защитной панели;
- при предыдущей совокупности признаков, защитная панель выполнена из высокопрочного композитного материала на основе полиэфирной смолы, армированной стеклотканью;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, балка снабжена ориентированными вверх торцевыми ушками, в которых предусмотрены горизонтальные соосные отверстия под болты узлов крепления поддона;
- при предыдущей совокупности признаков, балка выполнена металлической, преимущественно стальной, с прямоугольным коробчатым поперечным сечением;
- при любой из двух предыдущих совокупностей признаков, торцы балки скошены вниз, на ее концах, на верхней плоскости предусмотрены приливы с поперечным сечением, аналогичным сечению балки, а ее торцевые ушки приварены к торцам приливов;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, узлы крепления защитной панели к балке включают в себя сквозные, попарно соосные отверстия в верхней горизонтальной полке панели и в балке с межосевым расстоянием 600 мм, при этом отверстия в балке выполнены с резьбовыми участками под болты, а указанная пара отверстий в верхней полке и пара отверстий в поперечных частях
крыльев панели разнесены друг от друга, с точностью до 3 мм, вдоль продольной оси панели на 415 мм;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, система воздушного охлаждения моторного отсека выполнена в виде нескольких вентиляционных окон, преимущественно отверстий, расположенных, по крайней мере, в один ряд симметрично относительно продольной оси защитной панели, в ее перемычке;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, в нижней полке защитной панели предусмотрено, по крайней мере, одно сливное отверстие;
- при двух предыдущих совокупностях признаков одновременно, вентиляционные и сливные отверстия выполнены одинакового диаметра, преимущественно 25 мм;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, задняя пара узлов крепления панели к автомобилю, расположенная в зоне перфорации поперечных частей крыльев, включает в себя U-образные скобы с резьбой в их полке под болт, выполненные с возможностью их установки в горизонтальном положении на задней балке моторного отсека;
- при любой из предыдущих совокупностей признаков, средняя пара узлов крепления панели к автомобилю, расположенная в зоне перфорации продольных частей крыльев, включает в себя винты-саморезы.
Заявленное устройство защитного поддона для силового агрегата автомобиля представлено на чертежах примерами конструктивного выполнения:
на фиг.1 показан защитный поддон с комплектом крепежных деталей, вид в аксонометрии, совмещенный со схемой крепления;
на фиг.2 - панель поддона, вид в плане;
1
2
на фиг.3 - панель, вид сбоку, с показом основных отверстий, где α и β - углы атаки, соответственно, козырька и перемычки панели; h и h - возвышения горизонтальных перфорированных участков, соответственно, продольной и поперечной частей Г-образного крыла;
на фиг.4 - панель поддона, вид спереди.
Защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля в частности, серийного автомобиля марки Ситроен С3, Франция («Citroen С3»}, содержит (см. фиг.1-4) защитную панель с продольной осью симметрии 1, с передней верхней горизонтальной полкой 2, задней нижней горизонтальной полкой 3, перемычкой 4 между ними, фронтальным козырьком 5, предшествующим полке 2, продольными и
поперечными элементами жесткости, часть которых представляет собой переходы перечисленных зон (участков) поз. 2-5, образующих сложный рельеф поверхности панели. В целом конфигурация в трех плоскостях (рельеф и форма в плане) панели соответствует выполнена по условию сопряжения со смежными элементами автомобиля марки «Ситроен С3», Франция («Crfroen C3»).
Козырек 5 и перемычка 4 выполнены, предпочтительно, плоскими, с положительным углом атаки α и β соответственно, причем α>β.
В плане (см. фиг.2) панель имеет, в частности, прямоугольную или близкую к прямоугольной форму, с превышением ширины над длиной с сильно выраженными скосами и округлениями по всему периметру, а также слабо выраженными тыльными выборками, формирующими ушки и хвостовик 6 панели.
Боковые и задние периферийные участки полки 3 с перемычкой 4 выполнены возвышенными (отогнутыми вверх-вбок) с образованием Г-образных (в сечениях по нормали к торцу панели) крыльев - левого (с продольной 7 и поперечной 8 частями) и правого (с продольной 9 и поперечной 10 частями), симметричных относительно оси 1. Таким образом, по крайней мере, часть продольных и поперечных элементов жесткости панели конструктивно объединены в крылья 7-8 и 9-10.
1
2
1
2
Как рекомендуемый частный вариант (для автомобиля Ситроен С3 - обязательный), каждое из крыльев 7-8 и 9-10 выполнено, по меньшей мере, с двумя (для автомобиля Ситроен СЗ - с двумя) горизонтальными участками на продольных 7, 9 и поперечных 8,10 его частях с возвышениями h и h соответственно. В данном случае горизонтальные участки выполнены на разных уровнях: h>h, причем горизонтальные участки продольных частей 7, 9, преимущественно, на уровне верхней горизонтальной полки (см. фиг.3). На каждом из них предусмотрено по сквозному отверстию - 11-14 для крепления панели к штатным элементам автомобиля, преимущественно к задней балке моторного отсека.
Применительно к автомобилю Ситроен С3, отверстия 11-14 выполнены, с точностью до 3 мм, с межосевыми расстояниями 860 и 700 мм соответственно, при этом разноименные (т.е. непарные) отверстия разнесены вдоль продольной оси панели на 115 мм.
Продольные части 7, 9 крыльев выполнены каждая, в продольном направлении, с изменением знака угла атаки в верхних своих точках с отрицательного на положительный (см. фиг.3).
Другие особенности формы, высота и ширина крыльев, а также особенности формы и размеры панели в плане обусловлены особенностями конкретной марки автомобиля и выбираются по условию оптимального сопряжения со штатными конструктивами, с учетом задаваемых зазоров (представленный пример поддона, как подчеркнуто выше, - по условию сопряжения с поверхностями автомобиля Ситроен С3).
Г-образные крылья 7-8 и 9-10 не смыкаются друг с другом. Между ними, на заднем центральном периферийном участке полки 3 (т.е. упомянутом выше хвостовике) 6 закреплен (в данном примере - приклеен) упругий элемент 15, например в виде поперечно ориентированного бруска из пористой резины. Его высота превышает величину возвышения каждого горизонтального перфорированного (отверстия 12, 14) участка поперечной части крыла (8, 10) на заданную величину статической деформации элемента 15 при установленном на автомобиле поддоне.
В перемычке 4 выполнено нескольких (в данном примере - пять) вентиляционных окон, преимущественно отверстий 16, расположенных, по крайней мере, в один ряд. Окна (отверстия) 16 в сочетании с двухуровневой (полки 2, 3 с перемычкой 4) формой панели образуют пассивную систему воздушного охлаждения моторного отсека автомобиля.
В полке 3 предусмотрено, по крайней мере, одно сливное отверстие 17.
Целесообразно выполнение отверстий 16 и 17 с одинаковым диаметром, например 25 мм.
При выборе материала панели рекомендуется использовать синтетический материал, например стеклопластик - преимущественно высокопрочный композитный материал на основе полиэфирной смолы, армированной стеклотканью (технология разработана и применяется авторами в производстве защитных поддонов), с последующим декоративным покрытием.
В состав защитного поддона входит также балка 18 (в данном примере -прямоугольного коробчатого сечения 40×20 мм, стальная), с возможностью ее установки поперечно (горизонтально, перпендикулярно оси 1) на штатных кронштейнах крепления радиатора автомобиля (главным образом, на Ситроен С3). Указанная возможность обеспечивается, например, наличием на концах балки 18 приливов (аналогичных по сечению балке 18, т.е. того же профиля), к торцам которых приварены ориентированные вверх торцевые ушки 19, 20, в которых предусмотрены горизонтальные соосные отверстия 21, 22 под болтовые соединения («винт-шайба-
гайка») 23, 24 (одна из пар упомянутых выше узлов крепления поддона). Из компоновочно-регулировочных соображений торцы балки 18 скошены вниз а отверстия 21, 22 смещены от продольной вертикальной плоскости балки 18. Расстояние между ушками 19, 20 определяется из условия их расположения со стороны двигателя автомобиля.
В балке 18 выполнены также (симметрично оси 1) два отверстия 25, 26 с резьбой под болты 27, 28 (с шайбами) крепления к ней передней части панели. Соответственно, и в полке 2 панели предусмотрены два сквозных отверстия 29, 30. В собранном поддоне нижняя плоскость балки 18 сопряжена с плоской поверхностью полки 2 панели непосредственно за козырьком 5.
Одна из пар узлов, соответственно левого и правого, крепления панели к автомобилю включает в себя U-образные скобы 31, 32 с резьбовым отверстием (33, 34) в их полке под болт с шайбой (35, 36), выполненные с возможностью их установки в горизонтальном положении на задней балке моторного отсека, при соосности отверстий 33, 34 с отверстиями 12 и 14 соответственно (см. фиг.1).
Другая (средняя) пара узлов, соответственно левого и правого, крепления панели продольными частями 7 и 9 крыльев к автомобилю включает в себя винты-саморезы (с шайбами) 37, 38.
Описанный конструктивный пример выполнения устройства не исключает других возможных вариантов в рамках заявленной совокупности существенных конструктивных признаков.
Устройство работает следующим образом.
При наезде автомобиля на профильное препятствие (неровность, камень, поребрик и т.д.) поддон защищает элементы силового агрегата автомобиля: ударные и касательные нагрузки воспринимаются (с учетом угла атаки) панелью и, за счет достаточно высокой ее жесткости, усиленной Г-образными крыльями 7-8 и 9-10, и, особенно эффективно, дополнительной балкой 18, достаточно равномерно распределяются по местам крепления поддона. При стеклопластиковое панели показатели прочности и равномерности распределения нагрузки, как и максимальная адаптированность профиля и рельефа поддона к автомобилю, выше, чем при металлической.
Упругий элемент 15 «смягчает» ударные нагрузки, снижает шумность и, одновременно, способствует уплотнению моторного отсека.
Через отверстия (окна) 16 обеспечивается воздушное охлаждение горячих поверхностей двигателя, коробки передач и каталитического нейтрализатора, закрытого поддоном внутреннего объема моторного отсека вообще.
Через отверстие 17 происходит автоматический слив жидкостей, скапливающихся внизу панели - на поверхности полки 3.
Использование изобретения позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики легковых автомобилей, главным образом с моторным отсеком без штатной передней балки (например, серийного автомобиля марки Ситроен С3), а именно - повысить эксплуатационную безопасность и срок службы автомобиля за счет обеспечения надежной защиты силового агрегата от механических воздействий дорожных неровностей и повышенной жесткости панели, при сокращении (в сравнении с прототипом) вдвое количества дополнительных балок в составе защитного поддона.
Источники информации, принятые во внимание:
1. «За рулем», №12, 1997. - С.168-170.
2. RU 8328U1, B 62 D 25/18, 05.21.1997.
3. RU 19806U1, B 62 D 25/20, 13.07.2001.
4. RU 33923 U1, B 62 D 25/20, 16.07.2003.
5. SU 1704621 A3, B 62 D 25/20, 31.08.1989.
6. SU 397410 А1, B 62 D 25/20, 24.11.1970.
7. RU 2140371 С1, B 62 D 25/20, 30.06.1998.
8. SU 1759711 А1, B 62 D 25/20, B 60 R 21/02, B 62 D 35/02, 05.12.1990. (прототип).