Несущий пространственный каркас кузова автомобиля

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно, каркасно-панельным автомобилям с несущим сварным пространственным каркасом и навесными панелями из термоформуемого пластика.
Известен каркас автомобиля, содержащий закрытого профиля продольные, поперечные и вертикальные элементы, в котором продольные элементы задка размещены, по существу, на трех уровнях, причем верхние продольные элементы задка размещены, по существу, на уровне поперечного элемента передка и соединены с его вертикальными элементами наибольшей высоты. И с упомянутыми вертикальными элементами соединены также продольные элементы передка, ограничивающие место размещения силовой установки (аналог - см. свидетельство РФ №20494 U1, МПК 6 B62D 23/00, 2001 г.).
Данная конструкция каркаса обеспечивает безопасность автомобиля только при наличии большого количества усилительных элементов, что увеличивает затраты на производство.
Известен каркас автомобиля, содержащий закрытого профиля продольные, поперечные и вертикальные элементы. В данном случае несущая конструкция содержит раму, выполненную в виде продольных лонжеронов, соединенных поперечинами, а также элементы жесткости в виде пар вертикальных стоек (см. патент РФ №2093403 С1, МПК 6 B62D 29/04, B62D 31/00, 1997 г.).
Недостатком данного решения является необходимость выполнять как продольные, так и поперечные элементы сравнительно больших размеров. Кроме того, наличие продольных и поперечных элементов по существу только в зоне днища снизило жесткость и надежность каркаса, а также исключило возможность трансформации оболочки каркаса, выполненного из неметаллических деталей. Таким образом, эксплуатационные возможности каркаса этого автомобиля ограничены, при этом каркас достаточно сложен, что во многих случаях не способствует его надежности, снижению массы, габарита и вызывает увеличение затрат на его производство.
Известен каркас автомобиля, имеющий переднюю, среднюю и заднюю части, образованные продольными, поперечными и вертикальными элементами. Каркас включает пару стоек передней части, соединенных поперечным элементом, пару стоек задней части, соединенных поперечным элементом, и две пары стоек средней части. Нижние концы передних и задних стоек каждой пары соединены между собой продольным порогообразующим элементом. Нижние концы передних стоек разных пар и нижние концы задних стоек разных пар соединены соответствующим поперечным элементом. Каркас дополнительно содержит продольные, поперечные и наклонные элементы, образующие каркас крыши и лобового стекла, продольные, вертикальные и наклонные усилителыные элементы, закрепленные на разных уровнях передней, средней и задней частей каркаса, а также ступенеобразные усилительные элементы, закрепленные на разных уровнях в нижней половине задней части каркаса. Все элементы каркаса соединены между собой сварным соединением (см. патент на полезную модель РФ №34136, МПК 7 B62D 29/04, 2003 г.) Данное решение принято за прототип.
Данный каркас имеет достаточную жесткость, но сложен в сборке из-за большого количества деталей, дополнительных усилителей и сварных швов, что ведет к утяжелению конструкции. Кроме того, наличие большого количества деталей, дополнительных усилителей ведет к необходимости использования большого количества дополнительной оснастки.
Задача, решаемая полезной моделью - расширение арсенала существующих каркасов для каркасно-панельных автомобилей, при обеспечении достаточной жесткости конструкции, уменьшении веса и упрощении сборки.
Поставленная задача решается за счет того, что известный несущий пространственный каркас кузова автомобиля, состоящий из силовых элементов, изготовленных из металлических профилей различного сечения, которые образуют нижнюю структуру, состоящую из двух продольных лонжеронов, соединенных между собой поперечными элементами, и боковые структуры, состоящие из дверных проемов, выполненных из верхней Л-образной и нижней частей, неразьемно соединенных между собой, и порогов кузова, причем передний элемент верхнего дверного проема образует боковую часть проема ветрового окна, а верхняя передняя поперечина их соединяющая образует верхнюю часть проема ветрового окна, верхний элемент верхнего дверного проема образует боковую часть крыши, лонжероны соединены с порогами соединительными элементами, а боковые структуры соединены поперечными элементами, причем задний элемент Л-образной части дверного проема и задний вертикальный элемент нижней части дверного проема соединены с задним продольным элементом, расположенным на уровне борта багажного отделения, а передний вертикальный элемент нижней части дверного проема соединен с передним продольным элементом, расположенным по высоте на уровне капота, передние и задние продольные элементы соединены между собой поперечными элементами, в соответствии с полезной моделью, лонжероны расположены по всей длине каркаса кузова и выполнены из неразъемно соединенных между собой гнутых деталей, нижняя часть дверного проема выполнена U-образной в виде единой гнутой детали, причем ее поперечный элемент соединен стойками с порогом U-образной формы, выполненным в виде единой гнутой детали, порог пола охватывает нижнюю часть дверного проема, а его концы соединены с задними продольными элементами и с передними продольными элементами, нижняя поперечина, соединяющая передние вертикальные элементы дверных проемов, образует нижний элемент проема ветрового окна.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели, достигаемый при применении заявляемой полезной модели, состоит в расширении арсенала существующих каркасов для каркасно-панельных автомобилей при обеспечении достаточной жесткости конструкции, уменьшении веса и упрощении сборки.
Выполнение лонжеронов расположенными по всей длине каркаса кузова и выполненными из неразъемно соединенных между собой гнутых деталей позволяет уменьшить число сварных точек без потери жесткости деталей, увеличить жесткость каркаса кузова и упростить сборку.
Выполнение нижней части дверного проема U-образной в виде единой гнутой детали, позволяет уменьшить число сварных точек без потери жесткости детали и упростить сборку,
Выполнение порога пола в виде единой U-образной гнутой детали, позволяет уменьшить число сварных точек без потери жесткости детали и упростить сборку,
Выполнение нижнего элемента нижней части проема двери соединенным стойками с порогом пола, позволяет значительной увеличить жесткость конструкции в наиболее уязвимой средней части кузова автомобиля, этому же способствует соединение концов U-образного порога пола с задними продольными элементами и с передними продольными элементами, а также наличие нижней поперечины, соединяющей передние верхние элементы дверных проемов.
Объединение всех элементов в единый каркас позволяет расширить ассортимент каркасов для каркасно-панельных автомобилей.
Фиг. 1. - общий вид каркаса.
Несущий пространственный каркас кузова автомобиля состоит из силовых элементов, изготовленных из металлических профилей различного сечения. Силовые элементы образуют нижнюю и боковые структуры. Нижняя структура состоит из двух продольных лонжеронов 1, расположенных по всей длине каркаса кузова. Лонжероны 1 выполнены из неразъемно соединенных между собой гнутых деталей. Лонжероны 1 соединены между собой поперечными элементами 2. Боковые структуры состоят из дверных проемов 3, выполненных из верхней Л-образной 4 и нижней 5 частей неразьемно соединенных между собой и порогов кузова 6. Нижняя часть 5 дверного проема и порог кузова имеют U-образную форму. Нижняя U-образная часть 5 дверного проема выполнена в виде единой гнутой детали. U-образный порог кузова 6 также выполнен в виде единой гнутой детали.
Передние наклонные элементы 7 верхних частей 4 дверных проемов образуют боковые части проема ветрового окна. Верхняя передняя поперечина 8, соединяющая их между собой, образует верхнюю часть проема ветрового окна. Верхние горизонтальные элементы 9 верхних частей 4 дверных проемов образуют боковые части крыши. Лонжероны 1 соединены с порогами кузова 6 соединительными элементами 10. Боковые структуры соединены между собой поперечными элементами 11, причем задние наклонные элементы 12 Л-образных верхних частей 4 дверных проемов и задние вертикальные элементы 13 U-образных нижних частей 5 дверных проемов соединены с задними продольными элементами 14, расположенными на уровне борта багажного отделения. Передние вертикальные элементы 15 U-образных нижних частей 5 дверных проемов соединены с передними продольными элементами 16, расположенными по высоте на уровне капота. Передние 16 продольные элементы соединены между собой поперечными элементами 17, задние 14 продольные элементы соединены между собой поперечными элементами 18.
Нижние горизонтальные элементы 19 нижних частей дверных проемов соединены стойками 20 с порогами кузова 6.
Пороги кузова 6 охватывают нижние части 5 дверных проемов, а их концы соединены с задними продольными элементами 14 и с передними продольными элементами 16.
Нижняя поперечина 21, соединяющая наклонные элементы 7 верхних частей 4 дверных проемов, образует нижнюю часть проема ветрового окна.
Изготовление каркаса осуществляется поэтапно. Предварительно осуществляют сборку лонжеронов 1 и соединяющих их поперечин 2. На отдельном участке производят сборку боковых структур: дверных проемов и порогов пола кузова. Затем осуществляют общую сборку.
Наличие элементов, указанных в отличительной части формулы позволяет уменьшить число сварных точек без потери жесткости деталей, увеличить жесткость каркаса кузова и упростить сборку.
Изготовление каркаса может осуществляться как в единичном, так в мелкосерийном и массовом производстве, поскольку все операции могут быть автоматизированы.