УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВОЗДУХОЗАБОРНЫХ КАНАЛОВ АВТОМОБИЛЯ

Область техники
Полезная модель относится к устройствам для защиты воздухозаборных каналов автомобиля, например, каналов радиатора автомобиля, от засорения мусором, летящим навстречу автомобилю при его передвижении (листва, насекомые и т.п.), а также от повреждений при ударе от камней, вылетающих из-под колес попутного транспорта в процессе движения транспортного средства. Причем заявленное устройство может найти применение не только для защиты воздухозаборных каналов автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), но и электромобилей.
При разработке данной полезной модели было установлено, что заявленное устройство эффективно для зашиты воздушных каналов электромобилей и автомобилей с ДВС.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные варианты решения проблемы защиты воздушных каналов транспортных средств от засорения или повреждения посторонними предметами, которые могут на большой скорости попадать как в воздухозаборники радиатора охлаждения двигателя внутреннего сгорания, так и в любые другие воздухозаборные каналы автомобиля, например, в «жабры», то есть в воздухозаборник на переднем боковом крыле некоторых марок автомобилей с ДВС и электромобилей. Кроме того, у спортивных автомобилей может быть несколько радиаторов - радиатор охлаждения тормозной жидкости и радиатор коробки переключения передач. Например, на автомобиле Porsche двигатель расположен сзади и воздухозаборник двигателя так же сзади, но для распределения веса воздухозаборники и радиаторы тормозной системы и коробки переключения передач расположены спереди, при этом все указанные узлы имеют свои каналы для обдува и охлаждения воздухом, на которые может быть установлено защитное устройство.
Кроме того, в некоторых автомобилях возможно активное охлаждение тормозной системы через воздухозаборник в заднем бампере. На примере автомобиля McLaren воздушные потоки могут быть разделены, когда воздух подается сверху через основной воздухозаборник, под днищем через улавливатель и со стороны заднего бампера из зоны разряженного воздуха.
Из уровня техники известны технические решения, в которых предлагается устанавливать защитные устройства, содержащие сетки, под решеткой радиатора для защиты воздухозаборных каналов, изготавливая указанные сетки из металла, преимущественно из алюминия. Например, из патента РФ на полезную модель RU 145851, МПК: B60R19/52, опубликованного 27.09.2014, известно устройство для защиты радиатора автомобиля, выполненное с возможностью установки в передней части бампера перед декоративной решеткой автомобиля, характеризующееся тем, что оно содержит в себе сетку из просечно-вытяжного металлического листа и каркас из гнутой трубки или прутка, выполненный таким образом, что он повторяет форму просвета бампера, при этом упомянутая сетка и упомянутый каркас изготовлены из алюминия или алюминиевого сплава, а сетка соединена с каркасом по всему периметру.
Аналогичные технические решения известны также из патента РФ на полезную модель №147739, МПК: B60R19/52, опубликованного 20.11.2014, и патента РФ на полезную модель №137524 МПК: B60R19/52, опубликованного 20.02.2014. Недостатком защитных устройств, содержащих металлические сетки, является коррозия металла, относительно высокая стоимость изделия и значительные трудозатраты на изготовление.
В уровне техники также известно использование полимерных материалов для изготовления устройств, содержащих сетку для защиты радиатора автомобиля, при этом, хотя полимерный материал и металл в таких решениях указаны как взаимозаменяемые признаки, отмечается, что пластик дешевле.
Так из патента США US 6206438, МПК: B60K11/08; B60R19/52, опубликованного 27.03.2001, известна «Решетка для передней части автомобиля». Данным патентом охраняется решетка для легкового автомобиля или другого транспортного средства, которая визуально выглядит как решетка из металлической проволочной сетки. Однако указанная решетка существенно дешевле металлической решетки, так как изготовлена из пластика на полимерной основе. При этом для изготовления сетки выбирают термопластичные полимеры, пригодные для литья под давлением.
В качестве материала для изготовления полимерной защитной сетки не редко предлагается АБС-пластик - это акрилонитрил-бутадиен-стирольный полимер, химическая формула (C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)z - ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (название АБС пластика образовано из начальных букв наименований мономеров). Пропорции содержания компонентов могут варьироваться в пределах: 15-35% акрилонитрила, 5-30% бутадиена и 40-60% стирола. АБС-пластик может быть повторно переработан, однако многие виды данного полимерного материала могут разрушаться под воздействием солнечного света, что стало причиной одного из самых обширных и дорогостоящих отзывов автомобилей в истории США.
В описании заявки на патент США US 2011203751 раскрыто изобретение под названием «Защитный экран для автомобиля», МПК: B60J11/06, опубликованное 25.08.2011. В описании патента указано, что материал сетки эффективно предотвращает повреждения передней части транспортного средства в движении, в частности, радиатора, вызванные летящими навстречу автомобилю насекомыми и другим мусором. Сетка состоит из тонкого полимерного материала заданной формы, который подходит для дискретной области за радиаторной решеткой транспортного средства. Упомянутая сетка может быть выполнена из такого материала, как, металл, пластик, иные синтетические или натуральные материалы, выбранные в зависимости от конструктивных требований так, чтобы выбранный материал был способен противостоять температурам и другим неблагоприятным погодным условиям, характерным для областей, в которых должно применяться изобретение. Таким образом, существенным недостатком защитных устройств, содержащих полимерную сетку, может являться неоптимальный выбор состава полимерного материала и толщины сетки, что может привести к полной деградации защитного устройства при недостаточной его прочности.
В уровне техники также имеются сведения, что для усиления декоративного эффекта от внешнего сходства полимерной и металлической сетки при ее использовании в составе бампера автомобиля на полимерную сетку могут наносить гальванические покрытия тонким слоем металла. Эта технология описана, например, в заявке на выдачу патента США US 2018250854, МПК: B29C45/00; C23C18/31; C23F1/16, опубликованной 06.09.2018 «Формованные полимерные конструкции с металлизированной поверхностью».
Аналогичное решение раскрыто также в патенте Китая CN 106394458, МПК: B60R19/52, опубликованном 07.12.2018 «Решетка автомобильная с гальваническим покрытием». Общим недостатком защитных устройств, содержащих полимерные сетки с гальваническими покрытиями, является недостаточная прочность сцепления упомянутых покрытий с основой сетки, что приводит к отслоениям и сколам покрытия.
Также известна на полезная модель по патенту RU 158567, МПК: B60R 19/52, опубликованный 10.01.2016, «Сетчатая защита радиатора двигателя автомобиля от повреждения камнями и другими твердыми частицами, вылетающими из-под колес движущихся впереди автомобилей». Упомянутая сетчатая защита представляет собой мелкоячеистую металлическую или полимерную бескаркасную защитную сетку с профильным уплотнением из мягкого поливинилхлорида по ее контуру, выполненную с возможностью установки ее в штатный вырез переднего бампера автомобиля, с закрепленными на ней пружинящими металлическими или полимерными зацепами, обеспечивающими фиксацию сетки в штатном вырезе бампера. Техническое решение по патенту на полезную модель RU 158567 выбрано в качестве прототипа заявленного устройства.
Недостатком прототипа является невозможность изготовления устройства по данному патенту при малых площадях просвета воздухозаборных каналов, поскольку профильное уплотнением из мягкого поливинилхлорида, расположенное контуру сетки имеет габариты, сравнимые с просветом воздухозаборников на переднем крыле электромобиля и с просветами иных воздушных каналов.
Сущность полезной модели
Предложенное техническое решение направлено на преодоление недостатков аналогов, известных из уровня техники, а также на решение задачи по расширению арсенала средств защиты воздухозаборных каналов автомобиля при улучшении качества обеспечения зашиты воздухозаборных каналов автомобиля от загрязнения мусором и механических повреждений в процессе эксплуатации.
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности и надежности устройства защиты воздухозаборных каналов автомобиля, обеспечивающего поддержание чистоты воздухозаборных каналов.
Заявлено устройство для защиты воздухозаборных каналов автомобиля, содержащее сетку из полимерного материала, которая выполнена с возможностью установки в воздухозаборных каналах, через которые проходит воздушный поток для обдува узлов и агрегатов автомобиля, при этом сетка выполнена толщиной 1-2 мм из гибкого полимерного материала на основе полиэтилена, причем упомянутая сетка по форме и размеру повторяет форму поперечного сечения воздухозаборного канала автомобиля в месте ее установки и снабжена средствами крепления.
Выполнение сетки заявленного устройства из полимерного материала на основе полиэтилена обусловлено высокой технологичностью указанных полимеров, которые являясь термопластами, могут перерабатываться литьем под давлением и экструзией, что позволяет изготавливать из них тонкие и прочные сетки.
Так сетка из полиэтилена толщиной 1-2 мм выдерживает удары мелкими камешками, вылетающими из-под колес транспортных средств при любых атмосферных условиях, в том числе при отрицательных температурах.
Указанным условиям эксплуатации отвечают многие композиции на основе полиэтилена. В предпочтительно варианте изготовления заявленное устройство характеризуется тем, что сетка толщиной 1-2 мм выполнена из термостойкого полиэтилена PERT.
PERT (PE-RT) - это термостойкий полиэтилен (англ. Polyethylene of Raised Temperature resistance), который представляет собой полиэтилен, имеющий молекулярную структуру с достаточно большим количеством связующих цепей, чтобы обеспечить работу полимера при пониженных или повышенных температурах.
Связующие цепи в полиэтилене PE-RT «связывают» вместе кристаллические структуры, в результате чего полимерным материалом приобретаются такие свойства, как повышенная стойкость к температурным воздействиям, химическая стойкость, ударостойкость и стойкость к растрескиванию. Отличительной характеристикой полиэтилена повышенной термостойкости PERT является то, что данный материал позволяет получать высокопрочные и температуроустойчивые изделия.
Указанные свойства выбранных полимеров обеспечивают высокие эксплуатационные свойства тонких сеток из термостойкого полиэтилена, которые обеспечивают улучшение качества и надежности защиты воздухозаборных каналов автомобиля от загрязнения мусором и механических повреждений, что дополнительно влияет на снижение коррозионных изменений металлических частей воздухозаборных каналов автомобиля в процессе эксплуатации.
Выполнение сетки защитного устройства воздухозаборных каналов автомобиля из гибкого полимерного материала на основе полиэтилена толщиной 1-2 мм обеспечивает повышение его прочности и надежности.
Выполнение сетки толщиной менее 1 мм не обеспечивает надлежащую прочность устройства при ударе камешками или иным мусором. Выполнение сетки толщиной более 2 мм делает устройство недостаточно гибким, что может вызывать проблемы при установке в каналы малого сечения. Кроме того, при толщине сетки более 1 мм возрастает ее массивность, что может отрицательно сказываться на снижении просвета канала.
При использовании заявленного устройства в сравнении с прототипом дополнительно достигается упрощение конструкции устройства и расширение ассортимента таких устройств. В заявленном устройстве не требуется для установки в канал изготовления рамки, соединения рамки с сеткой и размещения упомянутой рамки в каналах воздухозаборников, что упрощает конструкцию, и делает устройство более надежным и проницаемым (так как рамка может сужать просвет канала).
В качестве средств крепления заявленное устройство содержит любые, подходящие для этого средства, например, винты или хомуты, или пластиковые клипсы, или клейкую ленту, или клейкую площадку. Клейкая площадка применительно к данному техническому решению представляет собой средство для фиксации сетки, например, кружок или квадратик из полимерного материала с центральной выпуклой частью и отверстиями в ней. Через отверстия продеваются хомуты для фиксации устройства. На обратной, плоской стороне клейкой площадки размещена 3М клейкая лента.
Заявленное устройство для защиты воздухозаборных каналов автомобиля выполнено с возможностью установки на передний бампер автомобиля с обратной стороны, так что сетка проницаемо для воздуха закрывает входы в воздухозаборные каналы радиатора.
В другом варианте заявленное устройство для защиты воздухозаборных каналов автомобиля выполнено с возможностью установки на переднем крыле автомобиля в боковой воздухозаборник.
Разработчики полезной модели неожиданно обнаружили, что заявленное устройство может быть с успехом использовано как на автомобиле с ДВС, так и на электромобилях, агрегаты которых также требуют охлаждения встречным воздухом во время эксплуатации. Например, заявленное устройство может быть выполнено с возможностью установки в воздухозаборник под днищем электромобиля и/или со стороны его заднего бампера.
Выполнение сетки заявленного устройства из полимерного материала на основе полиэтилена обеспечивает следующие его полезные свойства:
возможность отливать из указанных полимерных материалов изделие любой конфигурации;
изделие, содержащее полимерную сетку, в сравнении с металлическими сетками не требует второго цикла обработки, включающего обезжиривание, окраску и сушку;
изготовление сетки заявленного устройства из полимерного материала на основе полиэтилена обеспечивает низкую стоимость готового изделия для потребителя;
выполнение сетки заявленного устройства из полимерного материала на основе полиэтилена обеспечивает высокую химическую стойкость к коррозии, стойкость к гидролизу, к воздействию масел и растворителей.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство для защиты воздухозаборных каналов автомобиля изготавливают предпочтительно из листовой литой сетки толщиной 1-2 мм на основе термостойкого полиэтилена, придавая сетке форму поперечного сечения воздухозаборного канала автомобиля в месте установки устройства, таким образом обеспечивая сетке возможность быть установленной в упомянутых воздухозаборных каналах, через которые проходит воздушный поток для обдува узлов и агрегатов автомобиля.
Полученная литая заготовка сетки из термостойкого полиэтилена укладывается под пресс, на котором установлена рамка в форме необходимого отверстия воздухозаборника. Под рамкой подразумевается оснастка - вырубной нож или штанцформа для вырубки изделия заданной формы. В процессе изготовления в пресс закладывается рамка в форме необходимого отверстия воздухозаборника, пресс создает необходимое давление, при котором из листа сетки вырубается заданная рамкой форма. Вырезанную по форме сетку снабжают набором подходящих средств крепления: винтами или хомутами, или клейкой площадкой, или пластиковой клипсой.
Монтаж устройства по месту крепления осуществляется упомянутыми средствами крепления: винтами, хомутами, либо можно закрепить сетку на клейкую площадку, или на пластиковую клипсу, при этом выбор средства крепления зависит от типа автомобиля и возможных вариантов установки крепления.
В случае, если литая заготовка сетки изготавливается из термостойкого полиэтилена, то требования к данному материалу соответсвуют ГОСТ Р 52134 - 2010.
Подходящими марками термостойкого полиэтилена являются:
3
(полиэтилен Daelim XP 9000, производитель Daelim (Корея), показатель текучести расплава полиэтилена (ПРТ) 0,6 (190°С/2.16), плотность 0.935 г/см;
3
(полиэтилен DOWLEX 2388, производитель DOW (США), ПРТ 0,55(190°С/2.16), плотность 0.941 г/см;
(полиэтилен Hostalen 4731B, производитель LyondellBasell (США), ПРТ 0,55(190°С/5.0), плотность 0.947.
Изготовленное таким образом устройство для защиты воздухозаборных каналов автомобиля при размещении его по месту назначения на автомобилях с ДВС и на электромобилях обеспечивает в процессе эксплуатации технический результат, заключающийся в повышении прочности и надежности устройства, поддержании чистоты воздухозаборных каналов автомобиля.