Устройство защиты при опрокидывании
ROLLOVER PROTECTION DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству защиты при опрокидывании для легкового автомобиля, имеющему опорное приспособление, при надлежащей установке проходящее в вертикальном направлении, и поперечину, при надлежащей установке проходящую в боковой ориентации и закрепленную на опорном приспособлении.
В уровне техники известны различные устройства защиты при опрокидывании для легковых автомобилей. Например, в документе DE 102 42 832 A1 описана состоящая из трех частей защитная дуга для автомобилей, посредством которой автомобиль перекатывается при переворачивании. Защитная дуга при этом состоит из трех компонентов дуги, а именно из двух коленчатых труб дуги и головки дуги, имеющей трубчатую и U-образную конструкцию. Коленчатые трубки дуги здесь прикручены к трубчатой головке дуги в соответствующих местах соединения. Защитная дуга, а также коленчатые трубки дуги могут быть здесь выполнены в виде металлических литых или кованых деталей или же усиленных волокном пластиковых деталей. Их недостатком является покрытие лишь небольшой боковой области. Кроме того, может быть неблагоприятным отношение использования материала к деформационной способности.
Поэтому задачей настоящего изобретения является предоставление устройства защиты при опрокидывании, которое обеспечивает улучшенные свойства.
Эта задача решается с помощью устройства защиты при опрокидывании с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения составляют предмет зависимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения следуют из общего описания и из описания примеров осуществления.
Устройство защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению предусмотрено для легковых автомобилей и содержит опорное приспособление, которое при надлежащей установке проходит в вертикальном направлении, и поперечину, которая при надлежащей установке проходит в боковом направлении и закреплена на опорном приспособлении. Поперечина является по существу балкообразной и, в частности, выполнена с широкими закруглениями, и состоит по существу или же по меньшей мере в существенной части из листовой конструкции с деформированной передней стороной и/или верхней стороной и внутренней опорной структурой, соответственно, образована из них.
Устройство защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению обладает многими преимуществами. Существенное преимущество устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению заключается в том, что поперечина выполнена балкообразной и в этом отношении может перекрывать достаточную ширину и тем самым область контакта. Устройство защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению позволяет получить оптимальное соотношение использования материала и деформационной способности. Благодаря тому, что поперечина состоит по существу из листовой конструкции и внутренней опорной структуры, соответственно, образована из них, становится доступным множество возможностей выполнения. В частности, при деформировании принимаются меры, чтобы избежать образования острых кромок, так что, как правило, отпадает необходимость в дополнительном перекрытии.
Устройство защиты при опрокидывании применимо для легковых автомобилей и автомобилей промышленного назначения, и в частности для автомобилей с откидным верхом. Возможно оптимальное использование конструктивного пространства. Во всех конфигурациях поперечина может состоять из одного компонента или же может быть образована из нескольких частей поперечины. Здесь каждая отдельная часть поперечины может быть образована деформированным металлическим листом и/или штампованной/гнутой частью.
Листовая конструкция предпочтительно образует основной корпус поперечины. В частности, основной корпус имеет подобную балке структуру поперечины. Предпочтительно основной корпус имеет полую конструкцию и усилен опорной структурой.
В предпочтительных вариантах осуществления опорная структура содержит несколько подобных ребрам или лапам опорных элементов. Опорные элементы этого типа позволяют создать стабильную и все же легкую опорную структуру, которая подходит для отвода значительных усилий. Опорная структура может быть выполнена цельной и содержать несколько подобных ребрам или лапам или тому подобного опорных элементов. Однако опорная структура может также состоять из нескольких отдельных опорных элементов, которые расположены и, в частности, закреплены внутри листвой конструкции, чтобы обеспечивать необходимую стабильность устройства защиты при опрокидывании и, в частности, поперечины.
Предпочтительно между по меньшей мере двумя опорными элементами и, в частности, между опорными элементами, имеется соответствующая полость. Вследствие этого уменьшается вес и в то же время обеспечивается необходимая жесткость.
Во всех вариантах осуществления особо предпочтительно, чтобы по меньшей мере один опорный элемент образовывал полость. В частности, полость образована на каждом опорном элементе или же по существу на каждом опорном элементе. В надлежаще смонтированном состоянии опорные элементы проходят по существу в вертикальном направлении. В горизонтальном поперечном сечении опорный элемент может иметь приблизительно V- или U-образное поперечное сечение или же прямоугольное поперечное сечение.
В частности, поперечина в целом состоит из одного или более металлических листов, причем, в частности, в области листовой конструкции и в области опорной структуры толщина стенки по существу одинакова. Толщина стенки у листовой конструкции и опорной структуры выполнена предпочтительно по существу одинаково, причем различия в толщине стенки, в частности, составляют менее +/- 50% и предпочтительно менее +/-20%.
В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере один опорный элемент является цельным компонентом листовой конструкции. Отдельные модификации поперечины предпочтительно по существу образованы цельным компонентом. Для этого листовая конструкция образована, например, листовой панелью, которая деформирована (обработана давлением) вдоль по меньшей мере передней стороны и/или верхней стороны, например глубокой вытяжкой. Во время этого деформирования на листовой конструкции предпочтительно также образуют нижнюю сторону. В случае цельного исполнения задняя сторона предпочтительно выполнена в виде штампованной/гнутой части, причем поверхности, которые не нужны, отрубаются штампом, и остающиеся поверхности загибаются таким образом, что образуется необходимое опорное приспособление. Наконец, опорное приспособление загибают целиком или загибают отдельные опорные элементы внутрь листовой конструкции, так что опорные элементы, соответственно, опорное приспособление способствуют повышению жесткости внутренней части поперечины.
В других вариантах осуществления по меньшей мере один опорный элемент может быть выполнен в виде отдельной штампованной/гнутой части. После вырубания штампом подходящего металлического листа отдельные модификации опорного элемента выгибают требуемым образом. Затем внутрь выполненной балкообразно листовой конструкции могут быть введены опорный элемент или опорные элементы, или вся опорная структура. Опорные элементы здесь могут быть соединены с листовой конструкцией с силовым замыканием и/или замыканием материала с помощью подходящих соединительных средств.
В предпочтительных вариантах осуществления опорная структура или по меньшей мере один опорный элемент образованы по меньшей мере одной штампованной/гнутой частью. Листовая конструкция поперечины является, в частности, образованной глубокой вытяжкой.
Передняя сторона поперечины предпочтительно образована по существу или в целом из подвергнутого глубокой вытяжке листа. Задняя сторона поперечины выполнена, в частности, по меньшей мере по существу в виде штампованной/гнутой части.
Листовая конструкция поперечины и по меньшей мере один опорный элемент предпочтительно соединены друг с другом с помощью соединительных средств, таких как, например, сварной шов или заклепки или винты или другие соединительные средства.
В особо предпочтительных вариантах осуществления поперечина выполнена с широкими закруглениями на боковых концах. Предпочтительно также, чтобы поперечина имела закругленную поверхность на передней стороне.
Во всех вариантах осуществления листовая конструкция и/или опорное приспособление могут быть изготовлены холодной деформацией.
Полости между опорными элементами и внутри опорных элементов дают значительные преимущества, поскольку за счет них обеспечивается высокая степень стабильности с высокой деформационной способностью. Могут поглощаться и отводиться большие силы. Устройство защиты при опрокидывании обеспечивает значительное ослабление энергии при одновременном обеспечении эффективной защиты пассажиров легкового автомобиля.
При надлежащей установке устройства защиты при опрокидывании выемки предпочтительно проходят по существу в продольном направлении легкового автомобиля.
За счет изготовления устройства защиты при опрокидывании и, в частности, поперечины из по существу металлических листов может быть обеспечено оптимальное использование материала. За счет изготовления из одного или нескольких (металлических) листов может быть обеспечена минимальная и равномерная толщина стенки в отдельных модификациях. Может быть обеспечена постоянная и высокая деформационная способность, в результате чего в то же время могут быть поглощены и отведены большие и очень большие силы. Может быть уменьшен общий вес и, за счет подходящих закруглений, исключены острые кромки.
Предпочтительно имеется по меньшей мере два опорных элемента. В частности, количество опорных элементов меньше девяти. В предпочтительных вариантах осуществления опорное приспособление содержит три опорных элемента.
Отдельные опорные элементы могут иметь вертикально ориентированные стенки. В частности, задняя стенка опорных элементов может быть ориентирована по существу вертикально. Боковые стенки опорных элементов могут, в частности, также быть ориентированы под углом относительно вертикали. Углы относительно вертикали могут быть в пределах приблизительно от 0° до 45°. В частности, угол по меньшей мере одной боковой стенки к вертикали составляет от 5° до 45°. Также центральный и приблизительно средний опорный элемент может иметь боковые стенки с более крутой ориентацией, чем опорные элементы, расположенные далее наружу.
Опорные элементы предпочтительно выполнены приблизительно симметрично относительно центра поперечины, так что поперечина выполнена по существу зеркально симметричной относительно вертикально ориентированной плоскости.
Во всех модификациях и вариантах осуществления опорное приспособление и/или поперечина могут быть выполнены с возможностью регулирования высоты и, в частности, с возможностью раздвижения в случае аварии. Например, поперечина может быть предусмотрена вместе с опорным приспособлением с возможностью регулирования высоты. Однако, поперечина также может быть выполнена с возможностью регулирования высоты относительно опорного приспособления. В таком случае может происходить адаптация к соответствующей ситуации и/или пользователю. Можно также, например, из соображений затрат, отказаться от выполнения защитной дуги с возможностью выдвигания.
В преимущественных вариантах осуществления поперечина имеет по меньшей мере одну выпуклость. Этим обеспечиваются более высокая упругость и улучшенная гибкость. В частности, таким образом обеспечивается увеличение области контакта.
Опорное приспособление содержит, в частности, по меньшей мере одну вертикальную балку. На поперечине предпочтительно образован бортик. Бортик может окружать вертикальную балку спереди и сзади и, возможно, также сбоку. Поперечина предпочтительно закреплена на опорном приспособлении с геометрическим замыканием. При этом поперечина и опорное приспособление могут быть соединены друг с другом с геометрическим замыканием. Поперечина может, в частности, входить с геометрическим замыканием в внутренний профиль вертикальной балки.
Поперечина, изготовленная из (металлических) листов, позволяет оптимальное использование материала с минимальной и равномерной толщиной стенки, что обеспечивает постоянную деформационную способность.
Обеспечивается возможность максимального использования высоты в доступном конструктивном пространстве во вдвинутом /выдвинутом состоянии, и также может быть максимально использована ширина. Боковая выпуклость позволяет получить лучшую гибкость и достаточную область контакта.
Если поперечина образована из нескольких частей, опорная структура или опорные элементы опорной структуры предпочтительно крепятся к листовой конструкции с помощью подходящих крепежных средств, соответственно, соединительных средств. За счет геометрического замыкания отдельных компонентов можно уменьшить количество соединительных средств и, например, количество сварных швов.
Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения следуют из вариантов осуществления, которые поясняются ниже со ссылкой на приложенные графические материалы.
На графических материалах:
на фиг. 1 показан вид в перспективе задней стороны устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан схематический поперечный разрез поперечины (продольный разрез по отношению к автомобилю) в центральной области устройства защиты при опрокидывании согласно фиг. 1;
на фиг. 3 показан схематический поперечный разрез поперечины (продольный разрез по отношению к автомобилю) в боковой области поперечины из фиг. 1;
на фиг. 4 показан вид задней стороны другого устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 показан схематический поперечный разрез поперечины (продольный разрез по отношению к автомобилю) в центральной области поперечины из фиг. 4;
на фиг. 6 показан вид с задней стороны еще одного устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению;
на фиг. 7 показан вид с задней стороны еще одного устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению;
на фиг. 8 показан поперечный разрез A-A поперечины (продольный разрез по отношению к автомобилю) из фиг. 7;
на фиг. 9 показан поперечный разрез B-B поперечины (продольный разрез по отношению к автомобилю) из фиг. 7;
на фиг. 10 показан вертикальный разрез C-C из фиг. 9;
на фиг. 11 показан вид в перспективе еще одного варианта осуществления устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению;
на фиг. 12 показан вид в перспективе устройства защиты при опрокидывании, представленного на фиг. 11, со снятым перекрытием;
на фиг. 13 показан поперечный разрез устройства защиты при опрокидывании согласно фиг. 11; и
на фиг. 14 показан развернутый вид заготовки для изготовления устройства защиты при опрокидывании согласно фиг. 11.
На фиг. 1 показан первый вариант осуществления устройства 1 защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению, которое содержит опорное приспособление 3, проходящее по существу в вертикальном направлении 2, причем опорное приспособление 3 здесь имеет вертикальную балку. Опорное приспособление проходит в вертикальном направлении 2. Поперечно по отношению к нему в боковом направлении 4 проходит поперечина 5, которая образована основным корпусом, образованным листовой (металлической) конструкцией 6. Внутри листовой конструкции 6, соответственно, основного корпуса поперечины 5 размещена опорная структура 9.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 1-3, опорная структура 9 выполнена цельно и здесь также как одно целое с листовой конструкцией 6Листовая конструкция 6 и опорная структура 9 вместе образуют выполненную в целом балкоообразно поперечину 5, которая является широко закругленной на каждом из ее двух боковых концов.
Листовая конструкция 6 здесь изготовлена из одного металлического листа, причем по существу балкообразная структура поперечины 5 изготовлена путем обработки давлением, в частности, глубокой вытяжкой. Обработка давлением имеет результатом образование внутреннего пространства листовой конструкции 6, которое затем усиливается с помощью опорной структуры 9 с, в данном случае, тремя опорными элементами 10, 11 и 12.
Между опорными элементами 10-12 и рядом с ними образованы полости 14, 15. Всего здесь имеется пять полостей, которые проходят по существу в продольном направлении 13 транспортного средства, когда поперечина 5 и устройство 1 защиты при опрокидывании надлежащим образом установлены.
Каждый из отдельных опорных элементов 10-12 имеет заднюю стенку 21. На отдельных опорных элементах 10-12 путем гибки образованы боковые стенки 22 и 23, которые проходят по существу в продольном направлении 13 транспортного средства и по меньшей мере частично в вертикальном направлении. На нижнем конце опорных элементов 10-12 могут быть загнуты боковые опорные лапы 24, 25, которые опираются на нижнюю сторону 29, соответственно, нижнюю стенку листовой конструкции и, тем самым, служат для лучшего отвода поглощаемых сил.
Здесь в варианте осуществления изобретения центральный средний опорный элемент 11 соединен за одно целое с нижней стороной 29 листовой конструкции 6 и после вырубания штамповкой загибается вверх. На верхнем конце имеется крепление 18 элемента пробивания заднего стекла, который стабилизирован опорным элементом 11. Верхний конец выполненного в виде клапана опорного элемента 11 может быть приклепан или приварен к верхней стороне 8 листовой конструкции или ввинчен в нее. Возможно также соединение с фрикционным замыканием.
Хотя в этом виде боковые стенки 22, 23 среднего опорного элемента 11 проходят почти перпендикулярно вверх, боковые стенки 22 и 23 левого опорного элемента 10 и правого опорного элемента 12 сильнее наклонены относительно вертикали, чтобы при опрокидывании можно было оптимально отводить возникающие силы.
На фиг. 2 показан схематический продольный разрез среднего опорного элемента 11 из фиг. 1, в котором можно видеть балкообразное поперечное сечение поперечины 5.
На фиг. 3 показан продольный разрез полости 15, в котором на заднем плане можно видеть опорный элемент 12 с боковой стенкой 22. Задняя стенка 21 опорного элемента 12, которая находится позади боковой стенки 22, показана штриховой линией. Боковая стенка 22 здесь имеет приблизительно треугольный профиль, причем одна сторона треугольника проходит параллельно задней стороне 21, а другая сторона треугольника проходит параллельно верхней стороне 8.
На фиг. 4 и 5 показан другой вариант осуществления устройства 1 защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению, в котором поперечина 5 также образована листовой конструкцией 6 и опорной структурой 9. Основная конструкция устройства 1 защиты при опрокидывании согласно фиг.4 также соответствует конструкции устройства 1 защиты при опрокидывании согласно фиг. 1. В отличие от предыдущего варианта осуществления, здесь поперечина не изготовлена из цельного листа металла, а вместо этого листовая конструкция 6 с положенным в основу корпусом поперечины 5 изготовлена глубокой вытяжкой или обработкой давлением другого типа.
Опорную структуру 9 с 3 опорными элементами 10-12 предварительно изготавливают в виде отдельной детали и затем вставляют внутрь листовой конструкции 6, соответственно, (основного) корпуса поперечины 5. После этого опорную структуру 9 жестко соединяют с листовой конструкцией 6 с помощью подходящих соединительных средств 19. В частности, примыкающие кромки опорной структуры 9 и листовой конструкции 6 приваривают друг к другу (по меньшей мере в точках и, в частности, на отдельных участках или же по окружности).
В отличие от предыдущего варианта осуществления изобретения, здесь на отдельных опорных элементах 10-12 на соответствующих задних стенках еще выполнены выдавливания 17, так что стабильность может быть повышена еще больше.
Структуру поперечины 5 из двух частей можно видеть на фиг. 5, при этом листовая конструкция соединена с основным корпусом поперечины 5, и опорная структура 9 соединена в местах соединения посредством подходящих соединительных средств 19 (в данном случае сварными швами). Поперечина 5 также соединена посредством подходящих соединительных средств (также сварными швами) с опорным приспособлением 3.
На фиг. 6 в схематическом виде сзади показан еще один вариант осуществления устройства 1 защиты при опрокидывании, причем здесь тоже опорная структура 9 представляет собой отдельный компонент и жестко соединена и, в частности сварена, с листовой конструкции 6, которая образует основной корпус поперечины 5. Устройство 1 защиты при опрокидывании, представленное на фиг. 6, также имеет по существу такое же конструктивное исполнение, как и устройство 1 защиты при опрокидывании, представленное на фиг. 1 и 4. В частности, опорная структура 9 также содержит несколько яд опорных элементов 10-12, каждый из которых содержит заднюю стенку 21 и боковые стенки 22 и 23, отходящие от нее под углом. Между опорными элементами имеются полости 14, 15. В отдельных опорных элементах 10-12 также образованы полости 26.
На фиг. 7-10 показан другой вариант осуществления устройства 1 защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению, причем на фиг. 7 представлен задний вид устройства 1 защиты при опрокидывании. Это устройство 1 защиты при опрокидывании также имеет в основном такую же конструкцию, что и описанные ранее устройства 1 защиты при опрокидывании. В этом варианте осуществления поперечина 5 состоит по существу из двух разных компонентов, а именно из листовой конструкции 6 и опорной структуры 9. Опорная структура 9 здесь также образует нижнюю стенку, соответственно, нижнюю сторону 29 поперечины 5. Кроме того, в качестве примера, здесь снова показаны на опорной структуре 9 три опорных элемента 10-12, причем опорные элементы служат для вертикального подпирания и усиления поперечины 5.
В каждом случае между отдельными опорными элементами и рядом с ними имеются полости 14, 15. Здесь тоже опорные элементы 10-12 могут иметь, например, U- или V-образное поперечное сечение.
На фиг. 8 показан схематический продольный разрез A-A из фиг. 7, в котором можно видеть места соединения листовой конструкции 6 и опорной структуры 9. В качестве соединительных средств 19 здесь снова применяются сварные швы, которые также служат для соединения поперечины 5 с опорным приспособлением 3.
На фиг. 9 показан продольный разрез B-B из фиг. 7 через полость 15. На заднем плане можно видеть боковую стенку 22 опорного элемента 12. Здесь снова можно также увидеть, что поперечина 5 образована из листовой конструкции 6 и опорной структуры 9. Поперечина 5 также поддерживается посредством геометрического замыкания на опорном приспособлении 3, в результате чего обеспечивается еще более высокая стабильность.
На фиг. 10 показан вертикальный разрез C-C из фиг. 9, в котором опорный элемент 12 представлен в поперечном сечении.
Еще один предпочтительный вариант осуществления устройства защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению поясняется со ссылкой на фиг. 11-14. На фиг. 11 в схематическом виде в перспективе показаны устройство 1 защиты при опрокидывании, соответственно, поперечина 5 устройства 1 защиты при опрокидывании, причем поперечина 5 здесь состоит по существу или даже полностью из цельной листовой конструкции 6. Поперечина 5 содержит верхнюю оболочку 32 и нижнюю оболочку 33, которые жестко соединены друг с другом на стыковых кромках посредством здесь центрального и окружного сварного шва 31. Внутри поперечины 5 в качестве опорной структуры 9 предусмотрен внутреннее усиление 34, с помощью которого обеспечивается, соответственно, повышается стабильность. Опорная структура 9 содержит по меньшей мере опорные элементы 10 и 11.
На фиг. 12 показана поперечина 5 из фиг. 11 со снятым перекрытием, в результате чего лучше видна внутренняя часть. Здесь поперечина 5 изготовлена из цельного листа. Для изготовления применяется заготовка (раскрой) 37, показанная на фиг. 14. В области верхней оболочки 32 глубокой вытяжкой или штамповкой получают область 35 глубокой вытяжки, и на нижней оболочке 33 глубокой вытяжкой или штамповкой получают область 36 глубокой вытяжки. Затем заготовку 37 загибают, образуя тем самым готовую гнутую/штампованную деталь, и жестко соединяют стыковые кромки верхней оболочки и нижней оболочки друг с другом посредством сварного шва 31. Образуется вид в поперечном разрезе, как показано на фиг. 13. Опорная структура 9 в виде внутреннего усиления 34 здесь является интегральной составной частью заготовки 37 и, следовательно, выполнена за одно целое с поперечиной 5.
В целом с помощью устройства 1 защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению повышаются безопасность и стабильность легкового автомобиля и, в частности, автомобиля с откидным верхом. Поперечина 5 устройства 1 защиты при опрокидывании согласно настоящему изобретению отличается незначительным весом и высокой стабильностью, а также высокой и равномерной деформируемостью и, вместе с тем, она может быть изготовлена относительно простым и экономичным способом.
Во всех вариантах осуществления можно избежать применения обивки или концевых крышек за счет подходящего закругления. В то же время возможно высокое уменьшение энергии. Во всех вариантах осуществления и модификациях предпочтительным является применение металлических листов и, в частности, листов алюминия, для образования цельной или состоящей из двух частей алюминиевой листовой конструкции с деформированными передней и верхней сторонами и вставляемой или закидываемой внутренней опорной конструкцией. Опорная конструкция может быть зафиксирована заклепками или сварными швами, или же винтами или другими подходящими соединительными средствами.
Список ссылочных позиций
1 - устройство защиты при опрокидывании
2 - вертикальное направление
3 - опорное приспособление
4 - боковое направление
5 - поперечина
6 - листовая конструкция, основной корпус
7 - передняя сторона
8 - верхняя сторона
9 - опорная структура
10 - опорный элемент
11 - опорный элемент
12 - опорный элемент
13 - продольное направление
14 - полость
15 - полость
16 - задняя сторона
17 - выдавливание
18 - крепление элемента для пробивания заднего стекла
19 - соединительные средства
20 - изгиб
21 - задняя стенка
22 - боковая стенка
23 - боковая стенка
24 - опорная лапа
25 - опорная лапа
26 - полость
27 - выпуклость
29 - нижняя сторона
30 0 штампованная/гнутая часть
31 - сварной шов
32 - верхняя оболочка
33 - нижняя оболочка
34 - внутреннее усиление
35 - область глубокой вытяжки верхней оболочки
36 - область глубокой вытяжки нижней оболочки
37 - заготовка