УПРОЧНЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, УПРОЧНЯЮЩИЙ УЗЕЛ КРЫШИ, УЗЕЛ ОСНОВАНИЯ СИДЕНЬЯ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
REINFORCING MEMBER FOR VEHICLE, REINFORCING ROOF ASSEMBLY, SEAT BASE ASSEMBLY AND METHODS OF THEIR PRODUCTION

Настоящее изобретение относится к упрочняющему элементу для автотранспортного средства такого типа, которое содержит тело, выполненное из закаленной под прессом стали, имеющей предел прочности при растяжении больше или равный 1200 МПа, с покрытием на основе цинка или с покрытием на основе алюминия, причем указанное тело продолжается в основном направлении, упрочняющий элемент также содержит, по меньшей мере, один выступ, продолжающийся от тела в поперечном направлении, образуя ненулевой угол с основным направлением, и изгиб между телом и выступом, определяющий вогнутую поверхность дуги и выпуклую поверхность дуги.
Изобретение также относится к упрочняющему узлу крыши, содержащему такой упрочняющий элемент, к узлу основания сиденья, содержащему такой упрочняющий элемент, к способу изготовления такого упрочняющего элемента, такого упрочняющего узла крыши и такого узла основания сиденья.
Упрочняющие элементы, выполненные из высокопрочной стали, такой как закаленная под прессом сталь, имеющая предел прочности при растяжении больше или равный 1200 МПа, с покрытием на основе цинка или с покрытием на основе алюминия особенно пригодны для упрочнения компонентов автотранспортного средства, которые не должны деформироваться в случае ударного воздействия и, следовательно, могут предотвращать деформацию компонента автотранспортного средства, к которому прикреплен упрочняющий элемент, например, сиденья автотранспортного средства или напольной панели и т.д.
Упрочняющий элемент прикреплен к примыкающему к нему компоненту, например, посредством сварки части упрочняющего элемента с примыкающим компонентом. В некоторых случаях упрочняющий компонент прикреплен к компоненту, который не продолжается в том же направлении, что и упрочняющий элемент. В этом случае соединение упрочняющего элемента с примыкающим компонентом может потребовать использования дополнительной крепежной детали, содержащей выступ, продолжающийся в направлении упрочняющего элемента и прикрепленный к этому элементу, и другой выступ, продолжающийся в направлении в направлении примыкающего компонента и прикрепленный к этому компоненту. Такое решение требует выполнения большого числа операций крепления и может быть проблематичным с точки зрения механических свойств крепежных средств. Если крепежное средство недостаточно прочное, оно может разрушиться в случае удара, что сделало бы упрочняющий элемент бесполезным для предотвращения деформации упрочняемого компонента автотранспортного средства. Соответственно, предпочтительно крепить упрочняющий элемент непосредственно к примыкающему компоненту. В этом случае выступ может быть изогнут от упрочняющего элемента, так чтобы выступ продолжался в направлении примыкающего компонента с креплением выступа к примыкающему компоненту. Однако операция гибки может привести к образованию трещины в упрочняющем элементе или, по меньшей мере, снижению качества выступа в результате возникновения трещин в покрытии. Эти трещины подвержены распространению в высокопрочной стали, что может привести к образованию трещин в выступе в случае удара. Кроме того, эти трещины также снижают сопротивление упрочняющего элемента коррозии, что снижает срок его службы. Эта проблема образования трещин и/или растрескивания имеет место в отношении закаленных под прессом сталей, в частности, с небольшими радиусами гибки выступа и/или с увеличенными толщинами упрочняющего элемента.
Одна из задач настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки с помощью упрочняющего элемента, выполненного с возможностью надежного крепления к примыкающему компоненту автотранспортного средства.
С этой целью изобретение относится к упрочняющему элементу вышеуказанного типа, в котором указанный выступ выполнен из холодногнутой части тела, при этом растяжение выпуклой поверхности дуги составляет 10 – 25%.
Холодная гибка выступа от тела, так чтобы растяжение выпуклой поверхности дуги составляло 10 – 25%, позволяет выполнять гибку выступа под значительным углом без образования трещины в упрочняющем элементе и/или повреждения покрытия выступа, и, таким образом, высокопрочной стали упрочняющего элемента, имеющего значительную толщину.
Конкретные признаки упрочняющего элемента указаны в пп. 2 -7 формулы изобретения.
Изобретение также относится к упрочняющему узлу крыши для большегрузного автомобиля, содержащему упрочняющую конструкцию крыши для размещения панели крыши большегрузного автомобиля, причем указанная упрочняющая конструкция крыши продолжается, по существу, в плоскости крыши, и упрочняющая конструкция кабины, по существу, параллельна упрочняющей конструкции крыши, причем упрочняющая конструкция крыши соединена с упрочняющей конструкцией кабины с помощью, по меньшей мере, одного упрочняющего элемента, описанного выше, и вышеуказанный упрочняющий элемент продолжается от упрочняющей конструкции крыши к упрочняющей конструкции кабины в направлении, образующем ненулевой угол с плоскостью крыши.
Вышеописанный упрочняющий элемент особенно пригоден для использования в упрочняющем узле крыши большегрузного автомобиля для обеспечения надлежащей защиты кабины автотранспортного средства в случае ударного воздействия на крышу автотранспортного средства, например, при опрокидывании. В случае опрокидывания значительное усилие прикладывается, прежде всего, к упрочняющему элементу в направлении, по существу перпендикулярном основному направлению, а затем значительное усилие прикладывается к верхней стороне упрочняющего узла крыши в основном направлении, когда кабина автотранспортного средства переворачивается вверх дном. Благодаря упрочняющему элементу по изобретению, первое прикладываемое усилие не деформирует упрочняющий элемент, который может выполнять его функцию с упрочняющей конструкцией крыши для предотвращения смятия кабины автотранспортного средства во время прикладывания второго усилия.
Конкретные признаки упрочняющего узла крыши указаны в пп. 9 -14 формулы изобретения.
Изобретение также относится к узлу основания сиденья для автотранспортного средства, содержащего, по меньшей мере, одну напольную упрочняющую конструкцию, выполненную с возможностью размещения, по меньшей мере, одно сиденья автотранспортного средства, причем сиденье прикреплено к напольной упрочняющей конструкции с помощью, по меньшей мере, одного вышеописанного упрочняющего элемента, и указанный упрочняющий элемент прикреплен к указанной напольной упрочняющей конструкции.
Вышеописанный упрочняющий элемент особенно пригоден для использования в узле основания сиденья автотранспортного средства для обеспечения надлежащей защиты водителя и пассажиров, сидящих на сиденьях, прикрепленных над упрочняющим элементом, посредством предотвращения деформации сиденья в случае ударного воздействия на напольную конструкцию.
Конкретные признаки упрочняющего узла сиденья указаны в пп. 16 и 17 формулы изобретения.
Изобретение также относится к способу изготовления вышеописанного упрочняющего элемента, содержащему следующие этапы:
- обеспечение наличия заготовки с предварительным покрытием на основе цинка или с предварительным покрытием на основе алюминия,
- горячая штамповка заготовки для придания ей формы тела с целью получения тела, выполненного из закаленной под прессом стали, имеющей предел прочности при растяжении больше или равный 1200 МПа,
- гибка выступа от тела после охлаждения тела, так что бы растяжение выпуклой поверхности дуги изгиба между телом и выступом, составляло, по существу, 10 – 25%.
Конкретный признак способа указан в п. 19 формулы изобретения.
Изобретение также относится к способу изготовления вышеописанного упрочняющего узла крыши, содержащего следующие этапы:
- обеспечение наличия упрочняющей конструкции крыши и упрочняющей конструкции кабины,
- крепление упрочняющей конструкции крыши к упрочняющей конструкции кабины с помощью, по меньшей мере, одного упрочняющего элемента посредством сварки, по меньшей мере, одного выступа упрочняющего элемента с упрочняющей конструкцией крыши и/или упрочняющей конструкцией кабины.
Изобретение также относится к способу изготовления вышеописанного узла основания сиденья содержащего следующие этапы:
- обеспечение наличия напольной упрочняющей структуры,
- крепление, по меньшей мере, одного упрочняющего элемента к напольной упрочняющей конструкции посредством сварки, по меньшей мере, одного выступа упрочняющего элемента с указанной напольной упрочняющей конструкцией.
Другие аспекты и преимущества изобретения станут понятными из приведенного ниже описания, представленного в качестве примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 – перспективный вид упрочняющего элемента по изобретению;
фиг. 2 –вид в разрезе по основной оси A упрочняющего элемента из фиг. 1;
фиг. 3 – перспективный вид части упрочняющего узла крыши по изобретению;
фиг. 4 – перспективный вид кабины большегрузного автомобиля, содержащего упрочняющий узел крыши по изобретению;
фиг. 5 – перспективный вид кабины большегрузного автомобиля из фиг. 4 после ударного воздействия на крышу кабины автотранспортного средства; и
фиг. 6 – перспективный вид узла основания сиденья по изобретению.
В нижеприведенном описании термины «задний» и «передний» определены согласно обычным направлениям смонтированного транспортного средства. Термин «продольный» определен согласно задне-переднему направлению транспортного средства.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 приведено описание упрочняющего элемента 1 для автотранспортного средства. Такой упрочняющий элемент 1 можно использовать для усиления части автотранспортного средства во избежание деформации указанной части автотранспортного средства. Например, упрочняющий элемент 1 можно использовать в качестве поперечины сиденья, продолжающейся под сиденьем транспортного средства, или в качестве части упрочняющего узла крыши, как описано далее.
Упрочняющий элемент 1 содержит тело 2, выполненное из закаленной под прессом стали, имеющей предел прочности при растяжении больше или равный 1200 МПа, с покрытием на основе цинка или с покрытием на основе алюминия.
Такая сталь может иметь, к примеру, следующий состав в % масс.: 0,15% ≤ C ≤ 0,5%, 0,5% ≤ Mn ≤ 3%, 0,1% ≤ Si ≤ 1%, 0,005% ≤ Cr ≤ 1%, Ti ≤ 0,2%, Al ≤ 0,1%, S ≤ 0,05%, P ≤ 0,1%, B ≤ 0,010%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся при изготовлении.
По другому предпочтительному варианту выполнения сталь имеет, к примеру, следующий состав в % масс.: 0,20% ≤ C ≤ 0,25%, 1,1% ≤ Mn ≤ 1,4%, 0,15% ≤ Si ≤ 0,35%, Cr ≤ 0,30%, 0,020% ≤ Ti ≤ 0,060%, 0,020% ≤ Al ≤ 0,060%, S ≤ 0,005%, P ≤ 0,025%, 0,002% ≤ B ≤ 0,004%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся при изготовлении. С таким диапазоном состава предел прочности при растяжении детали, выполненной из закаленной под прессом стали, составляет 1300 – 1650 МПа.
По другому предпочтительному варианту выполнения сталь имеет, к примеру, следующий состав в % масс.: 0,24% ≤ C ≤ 0,38%, 0,40% ≤ Mn ≤ 3%, 0,10% ≤ Si ≤ 0,70%, 0,015% ≤ Al ≤ 0,070%, Cr ≤ 2%, 0,25% ≤ Ni ≤ 2%, 0,015% ≤ Ti ≤ 0,10%, Nb ≤ 0,060%, 0,0005% ≤ B ≤ 0,0040%, 0,003% ≤ N ≤ 0,010%, S ≤ 0,005%, P ≤ 0,025%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся при изготовлении. С таким диапазоном состава предел прочности при растяжении детали, выполненной из закаленной под прессом стали, составляет выше 1800 МПа.
Микроструктура такой стали содержит большую объемную долю мартенсита, например, больше 80% или даже более 90%. Такая сталь имеет очень высокие механические характеристики, что делает ее пригодной для формирования упрочняющего элемента, предназначенного для сохранения недеформированного состояния в случае прикладывания значительной нагрузки к упрочняющему элементу.
Покрытие получают из предварительного покрытия. Предварительное покрытие, которое наносят перед горячей штамповкой, представляет собой предварительное покрытие на основе цинка (т.е. основной составляющей предварительного покрытия является цинк) или предварительное покрытие на основе алюминия (т.е. основной составляющей предварительного покрытия является алюминий). Такое предварительное покрытие наносят на тело 2 упрочняющего элемента до того, как тело 2 подвергают горячей штамповке для формирования упрочняющего элемента, как будет описано ниже. Во время этапа нагрева перед этапом горячей штамповки предварительное покрытие превращается в покрытие. Предварительное покрытие перед горячей штамповкой, к примеру, может содержать алюминий, кремний (7 – 11%) и железо (2 – 3%) или цинк, алюминий (примерно 3,7%) и магний (примерно 3%). После горячей штамповки покрытие содержит интерметаллические соединения. Известно, что такие интерметаллические соединения, в общем, с трудом поддаются деформации при комнатной температуре. Неожиданным образом авторы изобретения установили, что возможна холодная гибка покрытий, содержащих интерметаллические соединения, в условиях, которые описаны ниже.
Упрочняющий элемент является цельной деталью, т.е. неразъемной деталью, выполненной из одиночной заготовки, как описано ниже.
Тело 2 продолжается в основном направлении A между первым концом 4 и вторым концом 6. Тело 2 имеет U-образное сечение в плоскости, перпендикулярной основной оси A. Соответственно, тело 2 содержит дно 8 и два плеча 10, продолжающихся, по существу, перпендикулярно дну 8 с каждой из двух сторон. На конце каждого плеча напротив дна 8 тело 2, к примеру, содержит фиксирующую полку 11, продолжающуюся, по существу, перпендикулярно плечу 10 и параллельно дну 8 наружу от тела 2. Сечение тела 2 может иметь другую форму, например, сечение может быть сечением в форме «омега» или любым другим пригодным сечением.
Тело 2 содержит внутреннюю сторону 12, ограничиваемую внутренней частью U-образного сечения, т.е. сторону, обращенную к пространству, ограничиваемую между дном 8 и плечами 10, и наружную сторону 14, ограничиваемую наружной частью U-образного сечения, т.е. сторону напротив внутренней стороны 12.
Толщина e стенки тела 2 определяется как расстояние между внутренней стороной 12 и наружной стороной 14. В одной и той же плоскости, перпендикулярной основной оси A, толщина стенки дна 8 равна толщине стенок плеч 10, причем указанная толщина может варьироваться вдоль продольной оси A между первым концом 4 и вторым концом 6. По варианту выполнения толщина e стенки тела 2, по существу, составляет 0,6 – 3 мм.
От дна 8 и/или от плеч 10 на первом конце 4 и/или на втором конце 6 тела 2 продолжается, по меньшей мере, один выступ 16. Как описано ниже, выступ 16 изготавливают холодной гибкой концевой части горячештампованного тела 2, т.е. выступ 16 является неотъемлемой частью тела 2.
Выступ 16 продолжается вдоль поперечной оси B, образуя ненулевой угол α с основной осью A. По варианту выполнения угол α, по существу, составляет 45 - 100°, например, 85- 95°, например, равен 90°. Величина угла α зависит от направления компонента, к которому должен быть прикреплен упрочняющий элемент 1, как описано ниже. Такой угол соответствует радиусу R кривизны изгиба 18, составляющему 3 – 7 мм.
Изгиб 18 между телом 2 и выступом 16 определяет вогнутую поверхность 20 дуги и выпуклую поверхность 22 дуги, как более наглядно показано на фиг. 2. Изгиб 18 определяется как дугообразный участок, продолжающийся между телом 2 и выступом 16. Вогнутая поверхность 20 дуги определяется как внутренняя поверхность изгиба 18, т.е. поверхность, обращенная к вогнутости изгиба 18. Выпуклая поверхность 22 дуги определяется как наружная поверхность изгиба 18, т.е. поверхность, противоположная вогнутой поверхности 20 дуги. По варианту выполнения, показанному на фигурах, выступ 16 выполнен таким образом, что вогнутая поверхность 20 дуги продолжается на наружной стороне 14 тела 2, и выпуклая поверхность 22 дуги продолжается на внутренней стороне 12 тела 2, так что выступ 16 продолжается наружу от упрочняющего элемента 1. Как вариант, выступ 16 может быть выполнен таким образом, чтобы вогнутая поверхность 20 дуги продолжалась на внутренней стороне 12 тела 2, и выпуклая поверхность 22 дуги продолжалась на наружной стороне 14 тела 2, так чтобы выступ 16 продолжался внутрь упрочняющего элемента 1.
Во время гибки выступа 16 выпуклая поверхность 22 дуги подвергается растяжению, в то время как вогнутая поверхность 20 дуги подвергается сжатию. Изгиб 18 выполнен таким образом, что выпуклая поверхность 22 дуги подвергается растяжению, по существу, 10 – 25%. Растяжение определяется как изменение длины выпуклой поверхности 22 дуги вдоль основной оси A из-за гибки выступа 16. Величина растяжения выпуклой поверхности 22 дуги из-за гибки зависит от радиуса R кривизны изгиба 18, толщины e стенки корпуса 2 и положения «нейтральной оси» N тела 2 между вогнутой поверхностью 20 дуги и выпуклой поверхностью 22 дуги. Нейтральная ось N, показанная на фиг. 2, определяется как ось, вдоль которой тело 2 ни растягивается, ни сжимается во время гибки выступа 16. Расстояние между вогнутой поверхностью 20 дуги и нейтральной осью N обозначено на фиг. 2 символом t.
Растяжение выпуклой поверхности 22 дуги определяется следующей формулой: , где E – растяжение выпуклой поверхности дуги, R – радиус кривизны изгиба 18, e – толщина стенки тела 2 и k – коэффициент, определяющий положение нейтральной оси N между вогнутой поверхностью 20 дуги и выпуклой поверхностью 22 дуги. Коэффициент k равен , т.е. отношению расстояния t между вогнутой поверхностью 20 дуги и нейтральной осью N к толщине e тела 2. Коэффициент k, к примеру, составляет 0,45 – 0,5, означая, что нейтральная ось N, в общем, расположена ближе к вогнутой поверхности 20 дуги, чем к выпуклой поверхности 22 дуги, или, по существу, на равном расстоянии между вогнутой поверхностью 20 дуги и выпуклой поверхностью 22 дуги. Растяжение материала выпуклой поверхности 22 дуги относительно тела 2, к примеру, составляет 10 – 25%. В частности, растяжение, к примеру, составляет 22 – 25%.
В следующих таблицах 1-3 показано, что при гибке выступа 16 не образуется никаких трещин или упрочняющий элемент 1 не разрушается в вышеуказанном диапазоне, когда гибка является операцией холодной гибки. Следующие таблицы получены для упрочняющего элемента 1, выполненного из стали, имеющей предел прочности при растяжении, по существу, равный 1500 МПа для различных толщин e тела, для коэффициента k равного 0,45 и для различных предварительных покрытий.
Таблица 1
Предварительное покрытие
Предварительное покрытие: алюминий, кремний (9%) и железо (3%)толщина 25 мкм с каждой стороны тела
Толщина тела (мм)
1,5
Радиус кривизны у вогнутой поверхности дуги (мм)
2
3
5
6
Растяжение наружной поверхности дуги
30,8%
22,4%
14,5%
12,4%
Результаты:
трещина
приемлемо
приемлемо
приемлемо
Таблица 2
Предварительное покрытие
Предварительное покрытие: алюминий, кремний (9%) и железо (3%)толщина 25 мкм с каждой стороны тела
Толщина тела (мм)
2
Радиус кривизны у вогнутой поверхности дуги (мм)
3
5
6
Растяжение наружной поверхности дуги
28,2%
18,6%
15,9%
Таблица 3
Результаты:
трещина
приемлемо
приемлемо
Предварительное покрытие
Предварительное покрытие: цинк и железо (10%)толщина 10 мкм с каждой стороны тела
Толщина тела (мм)
1,5
Радиус кривизны у вогнутой поверхности дуги (мм)
2
3
5
6
Растяжение наружной поверхности дуги
30,8%
22,4%
14,5%
12,4%
Результаты:
трещина
приемлемо
приемлемо
приемлемо
Как можно видеть из этих таблиц, диапазон приемлемого растяжения для выпуклой поверхности дуги изгиба 18 составляет 10 – 25%. При растяжении больше 25% может иметь место повреждение или возникновение трещины. При растяжении меньше 10% радиус кривизны слишком большой, что делает выступ непригодным для крепления к примыкающему компоненту.
Длина выступа 16, измеренная вдоль поперечной оси B, расположена таким образом, что выступ 16 может образовывать свариваемую поверхность для присоединения упрочняющего элемента к примыкающему компоненту. Выступ 16 может быть присоединен к участку примыкающего компонента, который также продолжается вдоль поперечной оси B, означая, что выступ 16 может быть наложен на этот участок, который продолжается в том же направлении и может быть приварен к нему. Следовательно, выступ 16 позволяет присоединять упрочняющий элемент 1 к примыкающему компоненту, продолжающемуся в поперечном направлении B, посредством сварки выступа 16 с примыкающим компонентом без необходимости использования дополнительной детали, соединяющей упрочняющий элемент 1 с примыкающим компонентом.
По варианту выполнения, показанному на фиг. 1, выступы 16 расположены на обоих концах 4 и 6 упрочняющего элемента 1 таким образом, что упрочняющий элемент 1 можно крепить к двум примыкающим компонентам, которые продолжаются с каждой стороны упрочняющего элемента 1. Кроме того, каждый конец содержит несколько выступов 16, например, один, продолжающийся от дна 8, и один, продолжающийся от каждого плеча 10. В этом случае выступы 16, продолжающиеся от плеч 10, продолжаются вдоль поперечной оси, которая, по существу, перпендикулярна поперечной оси, вдоль которой продолжается выступ 16, продолжающийся от дна 8. Следует принять во внимание, что выступы могли бы быть расположены на одном конце упрочняющего элемента 1, и что на дне и/или плечах могло бы быть расположено больше одного выступа в зависимости от требований к креплению упрочняющего элемента 1.
Ниже приведено описание способа изготовления упрочняющего элемента, описанного выше.
На плоскую заготовку, имеющую толщину e стенки тела 2 и выполненную из материала, из которого изготовлено тело, сначала наносят предварительное покрытие, как описано выше.
Далее из плоской заготовки посредством горячей штамповки (что соответствует закалке под прессом) формируют тело 2. Заготовку подвергают резке для получения одного или нескольких удлинений, предназначенных для формирования выступа (выступов) 16 после гибки, как описано ниже.
Операцию горячей штамповки выполняют при температуре, по существу, 750 – 950°C. Во время этой операции заготовке придают трехмерную форму посредством отдельной операции с помощью штампа. Однако во время операции горячей штамповки выступ 16 не изготавливают, т.е. во время операции горячей штамповки удлинения не подергаются формообразованию. Как указано выше, операция горячей штамповки обусловливает превращение предварительного покрытия в покрытие, содержащее интерметаллические соединения из-за диффузии элементов подложки тела 2 в предварительное покрытие.
После получения покрытого тела 2 указанное тело 2 охлаждают, например, до температуры, по существу, 10 - 40°C. Например, тело 2 охлаждают до температуры окружающей среды.
После охлаждения тела 2 каждое удлинение изгибают для формирования выступа (выступов). Каждый выступ 16 изгибают, как описано выше, т.е. выпуклую поверхность 22 дуги изгиба 18 подвергают растяжению, по существу, равному 10 -25%.
Поскольку тело охлаждают во время выполнения гибки, следующий этап гибки представляет собой этап холодной гибки. Такой этап холодной гибки позволяет получать выступ (выступы) без возникновения трещин в упрочняющем элементе и/или повреждения покрытия и, тем самым, стали тела 2 в результате формирования трещин в изгибе между телом 2 и выступами 16. В частности, во время операции холодной гибки выпуклая поверхность 22 дуги сохраняется и не повреждается даже при значительных углах α (например, приблизительно 90°) и небольших радиусах кривизны (например, приблизительно, 5 мм). Соответственно, механические свойства упрочняющего элемента 1 сохраняются даже в области изгибов 18 между выступами 16 и телом 2. Кроме того, поскольку покрытие не повреждено, сопротивление упрочняющего элемента коррозии сохраняется, и срок эксплуатации упрочняющего элемента не уменьшается. Следовательно, упрочняющий элемент 1 по изобретению пригоден для непосредственного крепления к примыкающему компоненту без использования дополнительной крепежной детали и без риска выхода из строя крепления между выступом 16 и примыкающим компонентом в случае значительной нагрузки, прикладываемой к упрочняющему элементу 1.
Как упомянуто выше, упрочняющий элемент 1 можно использовать в упрочняющем узле 24 крыши для кабины большегрузного автомобиля, как показано на фиг. 3 – 5. Такой большегрузный автомобиль, также известный как грузовой автомобиль, является автотранспортным средством массой 3,5 тонны и более. Конструкция такого большегрузного автомобиля содержит кузов автотранспортного средства, к которому крепятся колеса и, например, средства для крепления автомобильного прицепа, и кабину 26, прикрепленную к кузову.
Упрочняющий узел 24 крыши образует верхнюю часть кабины автотранспортного средства, и предусмотрено, что он должен быть закрыт наружными панелями, образующими крышу кабины, как показано на фиг. 4. Кабина транспортного средства образована посредством сборки элементов, образующих «остов» кабины автотранспортного средства.
Упрочняющий узел 24 крыши содержит упрочняющую конструкцию 28 крыши, образованную множеством элементов, продолжающихся, по существу, вдоль плоскости крыши, которая, как предусматривается, должна быть горизонтальной при нормальном использовании большегрузного автомобиля. В частности, по варианту выполнения, показанному на фиг. 3 – 5, упрочняющая конструкция 28 крыши, например, содержит два продольных элемента 30 и два поперечных элемента 32.
Продольные элементы 30 параллельны друг другу и продолжаются, по существу, в продольном направлении, которое соответствуют задне-переднему направлению автотранспортного средства. Каждый продольный элемент 30 продолжается между передним концом 34 и задним концом 36.
Поперечные элементы 32 параллельны друг другу и продолжаются, по существу, в поперечном направлении, по существу, перпендикулярном продольному направлению и соответствующем направлению слева направо автотранспортного средства. Каждый поперечный элемент продолжается между двумя боковыми элементами 38.
Продольные элементы 30 и поперечные элементы 32 совместно определяют раму, окружающую прямоугольное пространство 40. Передние концы 34, задние концы 36 и боковые концы 38 продолжаются снаружи рамы, т.е. снаружи прямоугольного пространства 40. Упрочняющая конструкция 28 крыши имеет U-образное сечение в плоскости, перпендикулярной плоскости крыши, причем U-образное сечение открыто наружу от транспортного средства, так что когда панель 29 крыши расположена на упрочняющей конструкции 28 крыши, U-образная конструкция закрыта панелью 29 крыши.
Упрочняющая конструкция 28 крыши, например, выполнена как единое целое, т.е. продольные элементы 30 и поперечные элементы 32 выполнены как отдельный компонент. Как вариант, упрочняющая конструкция 28 крыши может быть выполнена из отдельных упрочняющих элементов, скрепленных друг с другом, например, с помощью сварки. Упрочняющая конструкция 28 крыши, например, выполнена из стали с эффектом термического упрочнения, имеющей предел прочности при растяжении, по существу, 300 – 360 МПа.
У каждого переднего конца 34 и у каждого бокового конца 38 к упрочняющей конструкции 28 крыши прикреплен вышеописанный упрочняющий элемент 1. Упрочняющий элемент 1 прикреплен к упрочняющей конструкции 28 крыши первым концом 4 посредством сварки первого конца 4 с концом упрочняющей конструкции 28 крыши, так что внутренняя сторона 12 тела 2 повернута наружу от автотранспортного средства. Это означает, что U-образная форма тела 2 и U-образная форма упрочняющей конструкции 28 крыши продолжаются друг с другом непрерывно, как показано на фиг. 3.
Упрочняющие элементы 1 продолжаются главным образом в направлении, образующем ненулевой угол с плоскостью крыши. В частности, упрочняющие элементы 1, к примеру, по существу, перпендикулярны плоскости крыши, т.е. упрочняющие элементы 1 продолжаются в вертикальном направлении при нормальном использовании автотранспортного средства. По варианту выполнения, показанному на фигурах, упрочняющий элемент немного искривлен, в частности, вблизи его первого конца 4, так что первый конец 4 продолжается вдоль плоскости крыши, а остальная часть тела 2 продолжается в направлении, по существу, перпендикулярном плоскости крыши. По этому варианту выполнения первый конец 4 не имеет выступов 16, поскольку первый конец 4 продолжается в том же направлении, что и конец упрочняющей конструкции 28 крыши, к которому прикреплен первый конец 4. В этом случае тело 2 непосредственно соединено с упрочняющей конструкцией 28 крыши посредством сварки тела U-образного сечения с U-образным концом упрочняющей конструкции 28 крыши. Как вариант, первый конец 4 упрочняющих элементов 1 мог бы быть прикреплен к упрочняющей конструкции 28 крыши с помощью выступов 16. В этом случае упрочняющие элементы 1 могли бы быть прямолинейными элементами 1, продолжающимися в одиночном направлении, по существу, перпендикулярном плоскости крыши.
Поскольку упрочняющие элементы 1 прикреплены к каждому переднему концу 34 продольных элементов 30 и к каждому боковому концу 38 поперечных элементов 32, упрочняющая конструкция крыши содержит два передних упрочняющих элемента 1A и четыре боковых упрочняющих элемента 1B согласно варианту выполнения, показанному на фигурах.
Упрочняющие элементы 1A и 1B образуют стойки, поддерживающие упрочняющую конструкцию 28 крыши и соединяющие упрочняющую конструкцию 28 крыши с упрочняющей конструкцией 42 кабины, показанной на фиг. 4 и 5.
Упрочняющая конструкция 42 кабины продолжается вокруг кабины, по существу, над сиденьями, расположенными в кабине автотранспортного средства. Упрочняющая конструкция 42 кабины содержит передний поперечный элемент 44, по существу, параллельный поперечным элементам 32 упрочняющей конструкции 28 крыши и продолжающийся над ветровым стеклом кабины автотранспортного средства. Упрочняющая конструкция 42 кабины также содержит два боковых продольных элемента 46, по существу, параллельных продольным элементам 30 упрочняющей конструкции 28 крыши и продолжающихся над дверцами кабины автотранспортного средства. Передние концы боковых продольных элементов 46 прикреплены к боковым концам переднего поперечного элемента 44. Следовательно, упрочняющая конструкция 42 кабины продолжается вдоль плоскости, по существу, параллельной плоскости крыши.
Передние упрочняющие элементы 1A прикреплены к переднему поперечному элементу 44, два из боковых упрочняющих элементов 1B прикреплены к одному из боковых продольных элементов 46, а два других из боковых упрочняющих элементов 1B прикреплены к другому из боковых продольных элементов 46. Упрочняющие элементы 1 прикреплены к упрочняющей конструкции 42 кабины вторыми концами 6 с помощью выступов 16, расположенных на вторых концах 6 упрочняющих элементов 1. Выступы 16 приварены к стенке соответствующего элемента упрочняющей конструкции 42 кабины, причем указанная стенка продолжается в том же направлении, что и выступы 16, и продолжается между концами соответствующего элемента упрочняющей конструкции 42 кабины.
По варианту выполнения упрочняющий узел 24 крыши также содержит передний элемент 48, продолжающийся между двумя передними упрочняющими элементами 1A в направлении, по существу, параллельном переднему поперечному элементу 44. Этот передний элемент, к примеру, служит в качестве опоры для верхней приборной панели, продолжающейся над ветровым стеклом кабины большегрузного автомобиля.
Вышеописанный упрочняющий узел 24 крыши образует особо прочный узел, выполненный с возможностью предотвращения смятия крыши кабины автотранспортного средства при ударном воздействии на кабину автотранспортного средства в случае опрокидывания автотранспортного средства.
В случае такого ударного воздействия упрочняющий узел 24 крыши и, в частности, упрочняющие элементы 1, прежде всего, подвергаются воздействию нагрузки, передаваемой в направлении, по существу, перпендикулярном направлению, в котором продолжаются упрочняющие элементы. Эта нагрузка передается в момент, когда кабина автотранспортного средства ударяется боковой стороной при переворачивании автотранспортного средства. Благодаря высоким механическим характеристикам высокопрочной стали упрочняющих элементов 1 эта поперечная нагрузка не вызывает деформации упрочняющего узла 24 крыши в поперечном направлении и на стороне, к которой прикладывается поперечная нагрузка, как было бы в случае с традиционной упрочняющей конструкцией. Соответственно, когда кабина автотранспортного средства находится вверх дном, и в направлении упрочняющих элементов 1 прикладывается значительная нагрузка, упрочняющий узел 24 крыши может поглощать энергию с помощью упрочняющей конструкции 28 крыши и передавать энергию через упрочняющие элементы 1 упрочняющей конструкции 42 кабины, что обусловливает регулируемое смятие упрочняющего узла 24 крыши без риска соударения водителя и пассажиров с кабиной автотранспортного средства, показанной на фиг. 5.
Упрочняющий элемент и соответствующий упрочняющий узел крыши весьма пригодны для того, чтобы соответствовать требованиям к Испытанию C (Испытание крыши на прочность) правила ECE-R29/03 Европейской экономической комиссии (ЕЭК).
Как описано выше, упрочняющий элемент 1 также можно использовать в узле основания сиденья, показанном на фиг. 6. Такой узел основания сиденья можно использовать во всякого рода автотранспортном средстве. Такой узел основания сиденья содержит напольную упрочняющую конструкцию 50, выполненную с возможностью поддержки напольных панелей автотранспортного средства. Такая напольная упрочняющая конструкция 50, например, содержит две боковые направляющие 52, продолжающиеся, по существу, в продольном направлении и образующие боковые концы напольной упрочняющей конструкции. Напольная упрочняющая конструкция также содержит центральный профильный элемент 54, продолжающийся в продольном направлении между боковыми направляющими 52. Центральный профильный элемент 54 соединен с каждой боковой направляющей 52, по меньшей мере, одним упрочняющим элементом 1, описанным выше. Каждый упрочняющий элемент 1 продолжается, по существу, в поперечном направлении между одной из боковых направляющих 52 и центральным профильным элементом 54 и прикреплен к боковой направляющей 52 и/или к центральному профильному элементу 54 посредством сварки выступа 16 упрочняющего элемента 1 с боковой направляющей 52 и/или центральным профильным элементом 54. Как показано на фиг. 6, выступы 16 позволяют непосредственно приваривать упрочняющий элемент 1 к боковой направляющей 52 и/или к центральному профильному элементу 54 без необходимости использования дополнительной крепежной детали. Упрочняющие элементы 1 используются в качестве поперечин сиденья, т.е. сиденье автотранспортного средства расположено над упрочняющим элементом и прикреплено к нему для защиты сиденья в случае ударного воздействия на напольную упрочняющую конструкцию посредством образования недеформируемой части под областью сиденья, где находятся водитель и пассажиры.