ДЕФЛЕКТОР, УЗЕЛ ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕФЛЕКТОРА
DEFLECTOR, FRONT END ASSEMBLY FOR VEHICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING DEFLECTOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Это раскрытие относится к дефлектору для уменьшения проникновений в пассажирское отделение транспортного средства, когда подвергается испытанию на жесткое препятствие с малым перекрытием, и уменьшения массы таких дефлекторов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наземные транспортные средства испытываются на безопасность при столкновении посредством многообразия испытаний, в том числе, испытаний на фронтальные удары, боковые удары, удары сзади, переворачивание и других испытаний. Ранее были разработаны испытания на фронтальный удар, которые предписывали, что транспортное средство ударяется о препятствие между лонжеронами, которые проходят в продольном направлении относительно транспортного средства. В этом типе испытания, лонжероны обеспечивали основную поддержку для кузова транспортного средства. Легкие корпуса смятия, расположенные между передним бампером и лонжеронами, поглощают часть силы фронтального удара в передний бампер. Конструкции, которые мешают сжатию легких корпусов смятия, могут создавать проблемы в достижении успешных результатов испытаний в испытаниях на фронтальный удар при столкновении. Степень любых проникновений в пассажирское отделение измеряется на стойке кузова на уровне нижней петли, опоре для ноги, левой части поддона подножья, тормозной педали, педали стояночного тормоза, пороге, рулевой колонке, стойке кузова на уровне верхней петли, верхней части щитка и левой части приборной панели.
Испытания на жесткое препятствие с небольшим смещением Страхового института безопасности дорожного движения (IIHS) моделируют фронтальные удары при столкновении с малым перекрытием о жесткое препятствие. В предлагаемом испытании транспортное средство ударяется о жесткое препятствие, имеющее подобный столбу радиус в шесть дюймов на одном угле, с перекрытием 40% на 40 милях в час. Удар происходит снаружи от лонжеронов, и лонжероны дают минимальное сопротивление проникновению в пассажирское отделение.
Дефлекторы, которые прикреплены к наружному концу бампера транспортного средства, были испытаны и уменьшали проникновения в пассажирское отделение. Одна из проблем с дефлекторами, которые прикреплены к переднему бамперу, состоит в том, что они могут мешать или компрометировать эффективность мер противодействия для безопасности при столкновении в других испытаниях на фронтальный удар. Требуется дополнительное уменьшение проникновений в результатах испытаний на жесткое препятствие с малым перекрытием (SORB), которое не добавляет излишний вес и экономически эффективно.
Это раскрытие направлено на решение вышеприведенных проблем и других проблем, как обобщено ниже.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов этого раскрытия, раскрыт дефлектор, который включает в себя нижнюю трубу и верхнюю трубу. Нижняя труба включает в себя нижнее переднее плечо, проходящее снаружи от бампера, промежуточное плечо, проходящее от нижнего наружного конца нижнего переднего плеча до промежуточной пластины скольжения. Верхняя труба включает в себя верхнее переднее плечо, проходящее снаружи от бампера, и заднее плечо, проходящее от верхнего наружного конца верхней трубы до задней пластины скольжения. Промежуточная пластина скольжения и задняя пластина скольжения выполнены с возможностью скользить назад относительно лонжерона.
Согласно другим аспектам этого раскрытия, нижнее переднее плечо и верхнее переднее плечо могут проходить назад от бампера под острым углом α относительно лонжерона. Промежуточное плечо может быть прямым и может иметь первый внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону, и заднее плечо может быть прямым и может иметь второй внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону.
Нижняя труба может включать в себя первую алюминиевую трубу, которая усилена первой обмоткой из углеродного волокна, которая покрывает нижнее переднее плечо и промежуточное плечо. Верхняя труба может включать в себя вторую алюминиевую трубу, которая усилена второй обмоткой из углеродного волокна, которая покрывает верхнее переднее плечо и заднее плечо. Нижняя труба и верхняя труба каждая может включать в себя алюминиевую трубу, которая усилена обмоткой из углеродного волокна.
Согласно другим аспектам этого раскрытия, раскрыт узел передней части для транспортного средства, который содержит дефлектор, включающий в себя переднее плечо, прикрепленное к бамперу, которое проходит снаружи от бампера, и опорное плечо, проходящее от наружного конца переднего плеча к лонжерону, при этом, переднее плечо и опорное плечо являются участками алюминиевой трубы, которая покрыта обмоткой из углеродного волокна.
Согласно другим аспектам этого раскрытия, в то время как оно относится к узлу передней части, может быть предусмотрен по существу треугольный плоский раскос, который прикреплен к переднему плечу и опорному плечу во внутреннем угле, образованном передним плечом и опорным плечом. Пластина скольжения может быть прикреплена к дистальному концу опорного плеча, который обращен к кронштейну с точечной подвижностью, который прикреплен к лонжерону.
Узел передней части дополнительно может содержать нижнюю трубу, включающую в себя нижнее переднее плечо, прикрепленное к бамперу, и промежуточное плечо, которое имеет первый внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону, и при этом, опорное плечо имеет второй внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону. Узел передней части дополнительно может содержать по существу треугольный плоский раскос, прикрепленный к нижнему переднему плечу и промежуточному плечу во внутреннем угле, образованном нижним передним плечом и промежуточным плечом. Пластина скольжения может быть прикреплена к дистальному концу промежуточного плеча, который обращен к внешнему среднему брусу, который прикреплен к лонжерону.
Согласно еще одному аспекту этого раскрытия, раскрыт способ изготовления дефлектора SORB, который содержит изгибание алюминиевой трубы для образования секции крепления к бамперу, переднего плеча, которое проходит назад и наружу от секции крепления к бамперу до наружного конца, и опорного плеча, которое проходит назад от наружного конца до дистального конца, обращенного к лонжерону; приварку пластины скольжения к дистальному концу; и обертывание алюминиевой трубы слоем армированной углеродным волокном смолы.
Согласно другим аспектам этого раскрытия, в то время как оно относится к способу, способ дополнительно может содержать приварку внутреннего плоского раскоса во внутренний угол, образованный передним плечом и опорным плечом.
Способ дополнительно может содержать изгибание нижней алюминиевой трубы для образования нижней секции крепления к бамперу, нижнего переднего плеча, которое проходит назад и наружу от нижней секции крепления к бамперу до нижнего наружного конца, промежуточного плеча, которое проходит назад от нижнего наружного конца до нижнего дистального конца, обращенного к лонжерону; приварку нижней пластины скольжения к нижнему дистальному концу; обертывание нижней алюминиевой трубы слоем армированной углеродным волокном смолы; и монтаж нижней алюминиевой трубы на алюминиевую трубу.
В одном из альтернативных вариантов осуществления, способ дополнительно может содержать приварку внутреннего плоского раскоса во внутренний угол, образованный нижним передним плечом и промежуточным плечом.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, содержащий:
нижнюю трубу, включающую в себя нижнее переднее плечо, проходящее снаружи от бампера, и промежуточное плечо, проходящее от нижнего наружного конца нижнего переднего плеча до промежуточной пластины скольжения; и
верхнюю трубу, включающую в себя верхнее переднее плечо, проходящее снаружи от бампера, и заднее плечо, проходящее от верхнего наружного конца верхней трубы до задней пластины скольжения, причем промежуточная и задняя пластины скольжения выполнены с возможностью скольжения назад.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, в котором нижнее переднее плечо и верхнее переднее плечо проходят назад от бампера под острым углом α относительно лонжерона.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, в котором промежуточное плечо выполнено прямым, и промежуточная пластина скольжения не прикреплена к лонжерону, и в котором заднее плечо выполнено прямым, и задняя пластина скольжения не прикреплена к лонжерону.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, в котором нижнее переднее плечо выполнено прямым и верхнее переднее плечо выполнено прямым.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, в котором нижняя труба включает в себя первую алюминиевую трубу, армированную первой обмоткой из углеродного волокна, покрывающей нижнее переднее плечо и промежуточное плечо, причем верхняя труба включает в себя вторую алюминиевую трубу, армированную второй обмоткой из углеродного волокна, покрывающей верхнее переднее плечо и заднее плечо.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен дефлектор, в котором нижняя труба и верхняя труба, каждая, включает в себя алюминиевую трубу, армированную обмоткой из углеродного волокна.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, содержащий:
лонжерон;
бампер, расположенный спереди от лонжерона; и
дефлектор, включающий в себя переднее плечо, прикрепленное к бамперу, проходящее снаружи от бампера, и опорное плечо, проходящее от наружного конца переднего плеча до пластины скольжения, прилегающей к лонжерону, при этом переднее плечо и опорное плечо представляют собой алюминиевые трубы, которые покрыты обмоткой из углеродного волокна.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, дополнительно содержащий:
по существу треугольный плоский раскос, прикрепленный к переднему плечу и опорному плечу во внутреннем угле, образованном передним плечом и опорным плечом.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, дополнительно содержащий:
пластину скольжения, прикрепленную к дистальному концу опорного плеча, обращенному к кронштейну с точечной подвижностью, который прикреплен к лонжерону.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, дополнительно содержащий:
нижнюю трубу, включающую в себя нижнее переднее плечо, прикрепленное к бамперу, и промежуточное плечо, которое имеет первый внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону, и при этом опорное плечо имеет второй внутренний конец, не прикрепленный к лонжерону.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, дополнительно содержащий:
по существу треугольный плоский раскос, прикрепленный к нижнему переднему плечу и промежуточному плечу во внутреннем угле, образованном нижним передним плечом и промежуточным плечом.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен узел передней части для транспортного средства, в котором пластина скольжения прикреплена к дистальному концу промежуточного плеча, обращенному к участку внешнего среднего бруса лонжерона.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления дефлектора для испытания SORB (жесткое препятствие с малым перекрытием), содержащий этапы, на которых:
сгибают алюминиевую трубу для образования секции крепления к бамперу, переднего плеча, проходящего назад и наружу от секции крепления до наружного конца, и опорного плеча, проходящего назад от наружного конца до дистального конца;
приваривают пластину скольжения, обращенную к лонжерону, к дистальному концу; и
обертывают алюминиевую трубу слоем армированной углеродным волокном смолы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ, дополнительно содержащий этап, на котором:
приваривают внутренний плоский раскос к внутреннему углу, образованному передним плечом и опорным плечом.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ, дополнительно содержащий этапы, на которых:
сгибают нижнюю алюминиевую трубу для образования нижней секции крепления к бамперу, нижнего переднего плеча, проходящего назад и наружу от нижней секции крепления к бамперу до нижнего наружного конца, и промежуточного плеча, проходящего от нижнего наружного конца до нижнего дистального конца, обращенного к лонжерону;
приваривают нижнюю пластину скольжения к нижнему дистальному концу;
обертывают нижнюю алюминиевую трубу слоем армированной углеродным волокном смолы; и
монтируют нижнюю алюминиевую трубу на алюминиевую трубу.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ, дополнительно содержащий этап, на котором:
приваривают нижний внутренний плоский раскос к внутреннему углу, образованному нижним передним плечом и промежуточным плечом.
Вышеприведенные аспекты этого раскрытия и другие аспекты подробнее описаны ниже со ссылкой на приложенные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - местный вид снизу участка передней части транспортного средства, включающего в себя сдвоенные трубы дефлектора, имеющие проходящие по диагонали передние плечи и опорные плечи, направленные обратно к лонжерону, согласно одному из вариантов осуществления этого раскрытия;
фиг. 2 - вид в поперечном разрезе, взятый по линии 2-2 на фиг. 1;
фиг. 3 - вид снизу сдвоенной трубы дефлектора по фиг. 1;
фиг. 4 - вид сверху сдвоенной трубы дефлектора по фиг. 1;
фиг. 5 - вертикальная боковая проекция сдвоенной трубы дефлектора по фиг. 1;
фиг. 6 - вид снизу и сбоку в перспективе сдвоенной трубы дефлектора по фиг. 1;
фиг. 7 - вид снизу моделирования столкновения SORB транспортного средства, оборудованного сдвоенной трубой дефлектора, сформированной из алюминиевой трубы, обернутой углеродным волокном;
фиг. 8 - вид снизу моделирования столкновения SORB транспортного средства, оборудованного сдвоенной трубой дефлектора, сформированной из высокопрочной низколегированной стали (HSLA); и
фиг. 9 - график, показывающий протяженность проникновения в разных местах в пассажирское отделение базового транспортного средства по сравнению с базовым транспортным средством со сдвоенной трубой дефлектора, сформированной из алюминиевой трубы, обернутой углеродным волокном, по сравнению со сдвоенной трубой дефлектора, сформированной из высокопрочной низколегированной стали (HSLA), и сдвоенной трубой дефлектора, сформированной из трубы из бористого сплава.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Подробное описание проиллюстрированных вариантов осуществления настоящего изобретения предоставлено ниже. Раскрытые варианты осуществления являются примерами изобретения, которые могут быть воплощены в различных альтернативных формах. Фигуры не обязательно находятся в масштабе. Некоторые признаки могут быть преувеличены или сведены к минимуму, чтобы показать подробности конкретных компонентов. Специфичные конструктивные и функциональные детали, раскрытые в этой заявке, должны интерпретироваться не в качестве ограничивающих, а только в качестве представляющих основу для обучения специалиста в данной области техники как осуществить изобретение на практике.
Со ссылкой на фиг. 1, показан узел 10 дефлектора, который является частью узла 12 передней части транспортного средства 14. Узел 12 передней части включает в себя лонжерон 16, который расположен за бампером 18. Множество легких корпусов 20 смятия предусмотрены между бампером 18 и лонжероном 16. Легкие корпуса смятия предусмотрены, чтобы поглощать удар столкновения передней частью, и сконструированы, чтобы сминаться при столкновении для обеспечения пространства для смятия и поглощения энергии.
Испытания на столкновение передней частью изначально были разработаны для испытания конструкции транспортного средства при столкновении с препятствием, которое располагалось между лонжеронами 16 транспортного средства. Впоследствии было разработано испытание на жесткое препятствие с небольшим смещением, чтобы испытывать транспортные средства при столкновении с жестким препятствием, которое смещено, так чтобы оно контактировало с транспортным средством снаружи от лонжеронов 16.
Узел 10 дефлектора включает в себя нижнее плечо 22. Нижнее плечо 22 включает в себя нижнее внутреннее переднее плечо 24, которое проходит до нижнего наружного конца 26. Предусмотрено промежуточное плечо 28 или опорное плечо нижнего переднего плеча 24, которое проходит от нижнего наружного конца 26 в направлении лонжерона 16. Пластина 30 скольжения предусмотрена на дистальном конце 32 нижнего плеча 22. Пластина 30 скольжения предусмотрена, чтобы содействовать скользящему движению назад дистального конца 32 в продольном направлении относительно лонжерона 16.
Узел 10 дефлектора также включает в себя верхнюю трубу 36. Верхняя труба 36 включает в себя верхнее переднее плечо 38. Верхнее переднее плечо 38 присоединено к заднему плечу 40 или опорному плечу верхнего переднего плеча 38 на верхнем наружном конце 42 верхней трубы 36. Кронштейн 44 с точечной подвижностью предусмотрен на лонжероне 16. Периферический конец 45 верхней трубы 36 расположен на определенном расстоянии от, но обращен к кронштейну 44 с точечной подвижностью.
Лонжерон 16 включает в себя внешний средний брус 46 и внутренний средний брус 48, которые предусмотрены для усиления конструкции транспортного средства в передней части 12 транспортного средства. Усилитель 50 передней части проходит от лонжерона вверх и наружу. Усилитель 50 передней части предусмотрен, чтобы поддерживать переднее крыло и конструкцию транспортного средства вокруг переднего колеса.
Со ссылкой на фиг. 2, поперечное сечение взято через нижнее плечо 22. Нижнее плечо 22 сформировано из алюминиевой трубы 52, которая охвачена слоем 54 обмотки из смолы с углеродным волокном. Обернутая алюминиевая труба 52 дает прочную и легкую основу для узла 10 дефлектора.
Со ссылкой на фиг. 3-6, нижнее плечо 22 показано прикрепленным к верхнему плечу 36. Нижнее плечо 22 включает в себя нижнее переднее плечо 24, которое проходит до нижнего наружного конца 26. Промежуточное плечо 28 функционирует в качестве опорного плеча для нижнего переднего плеча 24 при ударе. Пластина 30 скольжения прикреплена к дистальному концу 32 промежуточного плеча 28. Пластина 30 скольжения проходит по существу в параллельном направлении относительно лонжерона 16 (показанного на фиг. 1). Верхняя труба 36 включает в себя верхнее переднее плечо 38 и заднее плечо 40, которое служит в качестве опорного плеча для верхнего переднего плеча 38. Заднее плечо 40 присоединено к верхнему переднему плечу 38 на верхнем наружном конце 42. Периферический конец 45 заднего плеча 40 обращен к кронштейну 44 с точечной подвижностью, но не присоединен к кронштейну с точечной подвижностью. Кронштейн 44 с точечной подвижностью прикреплен к внешнему среднему брусу 46 и внутреннему среднему брусу 48.
Задняя пластина 60 скольжения предусмотрена на дистальном конце 45 заднего плеча 40. Пластина 60 скольжения прикреплена к дистальному концу 45 и проходит под углом, параллельном углу верхнего переднего плеча 38. Задняя пластина 60 скольжения содействует скользящему движению назад дистального конца 45 относительно лонжерона при столкновении передней частью. Верхнее переднее плечо 38 и нижнее переднее плечо 24 проходят под углом α (как показано на фиг. 1) в направлении поперек наружу и в направлении назад относительно бампера. Пластина 60 скольжения прикреплена к заднему плечу 40 пластинчатыми усилителями 62. Пластинчатые усилители 62, как проиллюстрировано, являются треугольными элементами, которые усиливают соединение между задним плечом 40 и пластиной 60 скольжения.
Нижнее плечо 22 включает в себя нижнюю пластину 64 перегородки. Нижняя пластина 64 перегородки является плоским треугольным элементом, который присоединяет нижнее переднее плечо 24 к промежуточному плечу 28. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин «треугольная пластина» или «по существу треугольная пластина» указывает ссылкой на пластину, имеющую участки, прикрепленные к плечам боковыми сторонами, которые проходят в качестве гипотенузы между плечами и могут иметь закругленные углы. Верхняя пластина 66 перегородки предусмотрена на верхней трубе 36. Верхняя пластина 66 перегородки также является плоским треугольным элементом, который приварен к верхнему переднему плечу 38 и заднему плечу 40. Нижняя пластина 64 перегородки и верхняя пластина 66 перегородки усиливают нижнее плечо 22 и верхнее плечо 36, так что ориентация по существу под прямым углом переднего плеча относительно промежуточного плеча и заднего плеча поддерживается в аварийной ситуации в пределах фронтального столкновения, не мешая действию легких корпусов 20 смятия. Нижняя труба 22 включает в себя нижнюю секцию 68 крепления к бамперу, которая прикреплена за бампером 18. Подобным образом, верхняя секция 70 крепления к бамперу предусмотрена на верхней трубе 36. Верхняя секция 70 крепления к бамперу также прикреплена к транспортному средству позади бампера 18.
Со ссылкой на фиг. 7 и 8, узел 10 дефлектора, включающий в себя алюминиевую трубу 52, имеющую слой 54 обмотки из армированной углеродным волокном смолы (как показано на фиг. 2), показан на 45 миллисекундах после инициации испытания SORB (как показано на фиг. 7). Узел 10' дефлектора из высокопрочной низколегированной стали 550 (HSLA 550) показан на фиг. 8. Фиг. 7 и 8 предусмотрены для сравнения, чтобы показать эффективность легкой алюминиевой трубы 52 со слоем 54 обмотки из смолы с углеродным волокном по сравнению с подобной конструкцией, сделанной из HSLA 550. На фиг. 7 есть меньшая деформация узла 10 дефлектора во время полного удара. В сравнение, дефлектор, проиллюстрированный на фиг. 8, показывает повышенную степень деформации и криволинейный профиль на 45 миллисекундах при испытании SORB.
Со ссылкой на фиг. 9, приведен график проникновений в различных местах в пределах пассажирского отделения, в том числе, стойки кузова на уровне нижней петли, опоры для ноги, левой части поддона подножья, тормозной педали, педали стояночного тормоза, порога, рулевой колонке, стойке кузова на уровне верхней петли, верхней части щитка и левой части приборной панели IP. Без дефлектора, показанного сплошной линией, проникновение является предельным на стойке кузова на уровне верхней петли при испытании SORB. Дефлектор, сделанный из HSLA 550, показан пунктирными линиями с коротким пунктиром, чтобы предоставить измерения проникновения, все которые находились в хорошем диапазоне. Дефлектор из стали с присадкой бора, показанный более тонкими сплошными линиями, также обеспечивал защиту от проникновения в хорошем диапазоне, но окаймлял предельный приемлемый в зоне рулевой колонки. Узел гибридного алюминиевого CF дефлектора, показанный пунктирными линиями с длинным пунктиром, обеспечивал защиту от проникновения в хорошем диапазоне в качестве измеренного при испытании SORB.
Несмотря на то что примерные варианты осуществления описаны выше, не предполагается, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы раскрытия. Слова, использованные в описании изобретения, являются скорее словами описания, нежели ограничения. Изменения могут быть произведены в отношении проиллюстрированных вариантов осуществления, не выходя из сущности и объема раскрытия в качестве заявленных формулой изобретения. Признаки проиллюстрированных вариантов осуществления могут комбинироваться для формирования дополнительных вариантов осуществления раскрытых концепций.