КАРКАС КУЗОВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)
VEHICLE BODY FRAME (OPTIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к конструкции заднего лонжерона транспортного средства, который способствует повороту запасного колеса, чтобы обеспечивать дополнительное пространство для смятия при столкновении сзади.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Согласно настоящим стандартам безопасности моторных транспортных средств автомобильные транспортные средства тестируются в испытании на задний удар при столкновении о движущийся деформируемый барьер (Moving Deformable Barrier - MDB) с 70% перекрытием при скорости 50 миль/ч. Испытание предназначено для тестирования целостности топливной системы при столкновении сзади. В процедуре тестирования 70% задней части транспортного средства ударяется о деформируемый барьер массой 1368 кг на скорости 80 км/ч.
Важным фактором при прохождении MDB-тестирования является обеспечение достаточного пространства для смятия в транспортном средстве, чтобы поглощать силу удара. Одним возможным решением является уменьшение объема топливного бака, но это нежелательно, поскольку это уменьшает диапазон эксплуатации транспортного средства между дозаправками. Во многих конструкциях транспортных средств запасное колесо присоединено к транспортному средству под полом багажного отделения. Запасное колесо уменьшает доступное пространство для смятия и в результате дает дополнительную деформацию, более высокую пластическую деформацию и повышенное давление, прикладываемое к топливному баку. Запасное колесо обычно латерально сжимается в пространстве для смятия при MDB-тестировании и уменьшает доступное пространство для смятия.
Обращаясь к фиг. 1, задний лонжерон «R» транспортного средства иллюстрирован в вертикальной боковой проекции. Задний лонжерон выровнен на той же высоте, что и сминаемые контейнеры «C» и задний бампер «RB», и находится приблизительно на 137 мм выше рамы «F» в пассажирском салоне. Эта конфигурация вынуждает запасное колесо поперечно сжиматься при MDB-тестировании.
Настоящее изобретение направлено на решение вышеописанных проблем и других проблем, которые подытожены ниже.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному аспекту этого изобретения предложен каркас кузова транспортного средства, которая содержит заднюю бамперную балку, запасное колесо и пару задних лонжеронов. Каждый из задних лонжеронов содержит задний сегмент, вертикально выровненный с бампером, и средний сегмент, вертикально смещенный выше заднего сегмента. Диаметр запасного колеса вертикально совмещен с бамперной балкой. При столкновении сзади запасное колесо поворачивается посредством заднего сегмента для перемещения заднего участка запасного колеса вниз ниже задней бамперной балки.
Согласно другому аспекту этого изобретения предложен каркас кузова транспортного средства для поглощения нагрузки при столкновении сзади. Каркас кузова транспортного средства содержит бамперную балку, которая принимает нагрузку, и два задних лонжерона, каждый из которых содержит задний сегмент и средний сегмент, расположенный выше заднего сегмента. Запасное колесо расположено между задними лонжеронами. Нагрузка при столкновении сзади сгибает задний лонжерон в месте соединения среднего сегмента и заднего сегмента для перемещения заднего участка запасного колеса вниз ниже среднего сегмента.
Согласно еще одному аспекту этого изобретения предложен каркас кузова транспортного средства для поглощения нагрузки при столкновении сзади. Каркас кузова транспортного средства содержит бамперную балку, которая первоначально принимает нагрузку, и пару задних лонжеронов, которые присоединены к бамперной балке. Каждый из задних лонжеронов содержит средний сегмент, расположенный выше переднего сегмента. Нагрузка при столкновении сзади поднимает задний лонжерон в месте соединения среднего сегмента и переднего сегмента для уменьшения степени проникновения в область пассажирского салона.
Таким образом, в аспектах изобретения предложен каркас кузова транспортного средства, содержащий:
бампер;
отсек запасного колеса, вертикально выровненный с бампером; и
пару задних лонжеронов, содержащих задний сегмент, вертикально выровненный с бампером, и средний сегмент, вертикально смещенный выше заднего сегмента, при этом задний сегмент поворачивает задний участок отсека запасного колеса вниз ниже бампера при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором задние лонжероны содержат передний сегмент, который продолжается от среднего сегмента к порогу, который расположен ниже вертикального уровня бампера.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором передний-средний изгиб образован в задних лонжеронах в местоположении, где сходятся передний сегмент и средний сегмент, причем средний-задний изгиб образован в задних лонжеронах в местоположении, где сходятся средний сегмент и задний сегмент, при этом при столкновении сзади средний сегмент выполнен с возможностью приведения в движение вверх между передним-средним изгибом и средним-задним изгибом.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором передний-средний изгиб определяет переднюю точку концентрации напряжения, которая побуждает средний сегмент подниматься при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором средний-задний изгиб определяет заднюю точку концентрации напряжений, которая побуждает задние лонжероны сгибаться в поворотном движении вниз относительно среднего сегмента при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором средний-задний изгиб определяет заднюю точку концентрации напряжений, которая побуждает задние лонжероны сгибаться в поворотном движении вниз относительно среднего сегмента при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором запасное колесо расположено в горизонтальной плоскости в отсеке запасного колеса и при столкновении сзади поворачивается в положение с задним участком запасного колеса, расположенным ниже переднего участка колеса.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором вертикальный центр тяжести отсека запасного колеса, содержащего запасное колесо, расположен ниже среднего сегмента.
В одном из дополнительных аспектах предложен каркас кузова транспортного средства, поглощающий нагрузку при столкновении сзади, содержащий:
бампер, который принимает нагрузку;
задние лонжероны, содержащие задний сегмент и средний сегмент, расположенный выше заднего сегмента; и
запасное колесо, присоединенное к каркасу между задними лонжеронами, при этом нагрузка изгибает задние лонжероны в месте соединения среднего сегмента и заднего сегмента для перемещения заднего участка запасного колеса вниз ниже среднего сегмента.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором каждый из задних лонжеронов дополнительно содержит передний сегмент, расположенный ниже среднего сегмента и продолжающийся вниз к порогу, при этом нагрузка, передаваемая среднему сегменту, поднимает задний лонжерон в месте соединения среднего сегмента и переднего сегмента для уменьшения степени проникновения в область пассажирского салона.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором передний-средний изгиб в месте соединения переднего сегмента и среднего сегмента определяет переднюю точку концентрации напряжений, которая побуждает средний сегмент подниматься при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором средний-задний изгиб в месте соединения заднего сегмента и среднего сегмента определяет заднюю точку концентрации напряжений, которая побуждает задние лонжероны изгибаться в поворотном движении вниз относительно среднего сегмента при столкновении сзади для увеличения объема пространства для смятия, доступного для ударов в бампер.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором средний-задний изгиб в месте соединения заднего сегмента и среднего сегмента определяет точку концентрации напряжений, которая побуждает задние лонжероны изгибаться в поворотном движении вниз относительно среднего сегмента при столкновении сзади.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен каркас кузова транспортного средства для поглощения нагрузки при столкновении сзади, содержащий:
бамперную балку, которая первоначально принимает нагрузку; и
задние лонжероны, присоединенные к бамперной балке, каждый из которых содержит средний сегмент, расположенный выше переднего сегмента, при этом нагрузка, передаваемая среднему сегменту, побуждает задние лонжероны подниматься в месте соединения среднего сегмента и переднего сегмента для уменьшения степени проникновения в область пассажирского салона.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором передний сегмент продолжается вниз к порогу.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором изгиб в месте соединения переднего сегмента и среднего сегмента определяет точку концентрации напряжений, которая побуждает средний сегмент подниматься при столкновении сзади.
В дополнительном варианте предложен каркас, в котором вертикальное поперечное сечение переднего сегмента, среднего сегмента и заднего сегмента задних лонжеронов идентичны.
Запасное колесо может быть расположено в горизонтальной плоскости, которая поворачивается при столкновении сзади в положение с задней стороной запасного колеса, перемещаемой ниже передней стороны колеса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - фрагментарная вертикальная боковая проекция транспортного средства, показывающая задний лонжерон уровня техники, колесную арку и бамперный узел.
Фиг. 2 - фрагментарная вертикальная боковая проекция транспортного средства, показывающая задний лонжерон, выполненный согласно настоящему изобретению, колесную арку и бамперный узел.
Фиг. 3 - фрагментарный вид снизу транспортного средства, показывающий задний лонжерон, выполненный согласно настоящему изобретению, колесную арку и бамперный узел.
Фиг. 4A-4D - последовательность вертикальных боковых проекций транспортного средства, показывающих задний лонжерон, выполненный согласно настоящему изобретению, колесную арку и бамперный узел в четырех различных временных интервалах во время столкновения сзади.
Фиг. 5A - вид снизу конструкции уровня техники, показанной на фиг. 1, после столкновения сзади.
Фиг. 5B - вид снизу, показывающий задний лонжерон, выполненный согласно варианту осуществления на фиг. 2, после столкновения сзади.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иллюстрированные варианты осуществления описаны со ссылкой на чертежи. Однако следует понимать, что описанные варианты осуществления предназначены для того, чтобы быть просто примерами, которые могут быть осуществлены в различных и альтернативных формах. Чертежи необязательно начерчены по масштабу, и некоторые детали могут быть преувеличены или преуменьшены для того, чтобы показывать подробности конкретных компонентов. Специальные раскрытые конструктивные и функциональные подробности не должны интерпретироваться как ограничивающие, но в качестве показательной основы для обучения специалиста в области техники тому, как применять на практике предложенные варианты.
Обращаясь к фиг. 2, кузов транспортного средства, по существу, указанный ссылочной позицией 10, частично показан содержащим заднюю бамперную балку 12, или бампер, отсек 16 запасного колеса, задний лонжерон 18 и колесную арку 20. Модификации в раскрытом каркасе по сравнению с каркасом уровня техники, показанной на фиг. 1, относятся к конструкции заднего лонжерона 18. Задний лонжерон 18 содержит передний/задний лонжерон 22, или передний сегмент, средний/задний лонжерон 24, или средний сегмент, и задний/задний лонжерон 26, или задний сегмент.
Передний сегмент 22 продолжается от порога 28 до среднего сегмента 24. Средний сегмент 24 продолжается горизонтально от переднего сегмента 22 к заднему сегменту 26. Средний сегмент 24 в иллюстрированном варианте осуществления на фиг. 2 находится на 171 мм выше центральной линии рамы пассажирского салона. Передний/средний изгиб 30, который может также называться в данном документе передним местом соединения или передней точкой концентрации напряжений, образован между передним сегментом 22 и средним сегментом 24. Запасное колесо 32 показано пунктирными линиями на фиг. 2.
Средний/задний изгиб 36, который может также называться средним/задним местом соединения или задней точкой концентрации напряжений в данном документе, предусмотрен в месте соединения среднего сегмента 24 и заднего сегмента 26. В улучшенной конструкции топливный бак 38 расположен между колесными арками 20 в области переднего сегмента 22, переднего/среднего изгиба 30 и среднего сегмента 24. С топливным баком, находящимся дальше в задней части транспортного средства по сравнению с предшествующим уровнем техники (как показано на фиг. 1), существует большая необходимость в дополнительном пространстве смятия между топливным баком 38 и бамперной балкой 12.
Обращаясь к фиг. 3, показан задний участок транспортного средства 10, который содержит заднюю бамперную балку 12 и отсек 16 запасного колеса. Задний лонжерон 18 показан с возможностью включения в себя переднего сегмента 22, среднего сегмента 24 и заднего сегмента 26. Задний лонжерон 18 перекрывает колесную арку 20 и соединяется на своем переднем конце с порогом 28. Передняя точка 30 концентрации напряжений образована между передним сегментом 22 и средним сегментом 24, а задняя точка 36 концентрации напряжений образована между средним сегментом 24 и задним сегментом 26.
Фиг. 3 представляет собой вид снизу и показывает задний рычаг 40 подрамника, который соединен между передним соединителем 42 рычага подрамника и задним соединителем 44 рычага подрамника. Передний соединитель 42 подрамника прикреплен к заднему лонжерону 18 рядом с порогом 28. Задний соединитель 44 рычага подрамника соединен с задним лонжероном 18 слегка спереди задней точки 36 концентрации напряжений. Задний рычаг 40 подрамника обеспечивает дополнительную прочность и усиливает задний лонжерон 18 в области, охватывающей передний сегмент 22 и средний сегмент 24. Задний рычаг 40 подрамника усиливает задний лонжерон 18 спереди задней точки 36 концентрации напряжений и содействует возможности заднего сегмента 28 поворачиваться вниз при заднем столкновении, как будет описано более конкретно ниже со ссылкой на фиг. 4A-4D.
Обращаясь к фиг. 4A-4D, иллюстрируется последовательность компьютерного моделирования столкновения сзади, примененная к кузову транспортного средства, показанному на фиг. 2. Фиг. 4A изображает узел заднего лонжерона в 0 миллисекунд перед столкновением сзади. Фиг. 4B показывает конструкцию заднего лонжерона на 20 миллисекунде, фиг. 4C показывает конструкцию узла заднего лонжерона на 60 миллисекунде, а фиг. 4D показывает узел заднего лонжерона на 120 миллисекунде после столкновения сзади.
Участки транспортного средства, иллюстрированные на фиг. 4A-4D, содержат задний лонжерон 18, колесную арку 20 и заднюю бамперную балку 12. Задний лонжерон содержит передний/задний лонжерон 22, средний/задний лонжерон 24 и задний/задний лонжерон 26. Передний/средний изгиб 30 образован между передним сегментом 22 и средним сегментом 24. Средний/задний изгиб 36 образован между средним сегментом 24 и задним сегментом 26.
Обращаясь к фиг. 4A, отсек 16 запасного колеса продолжается от заднего конца заднего лонжерона 18 в промежуточное местоположение на среднем сегменте 24 перед столкновением сзади. Пассажирский салон, по существу, указан ссылочной позицией 48 и расположен выше порога 28 и впереди колесной арки 20.
Обращаясь к фиг. 4B, результат столкновения сзади показан в момент 20 миллисекунды, когда происходит удар в задний бампер 12, и вызывается первоначальный изгиб в задней точке 36 концентрации напряжений. В этот момент отсек 16 запасного колеса показан, когда он начинает поворачиваться или проворачиваться вниз.
Обращаясь к фиг. 4C, результат столкновения сзади показан в момент 60 миллисекунды, когда смещение в переднем/среднем изгибе 30 и смещение в среднем/заднем изгибе 36 побуждает задний лонжерон деформироваться в передней точке 30 концентрации напряжений и задней точке 36 концентрации напряжений. Отсек 16 запасного колеса, содержащий запасное колесо 32, поворачивается для перемещения заднего участка 50 отсека 16 запасного колеса ниже переднего участка 52 отсека 16 запасного колеса.
Обращаясь к фиг. 4D, результат столкновения сзади показан в момент 120 миллисекунды с колесом, поворачиваемым до большей степени. Задний участок 50 отсека 16 запасного колеса показан ниже переднего участка 52 отсека 16 запасного колеса. Также как показано на фиг. 4D, двойные изгибы в заднем лонжероне 18 побуждают передний/задний лонжерон 22 осуществлять поворотное движение относительно порога 28, побуждая средний/задний лонжерон 24, или средний сегмент, подниматься во время столкновения сзади. Подъем среднего/заднего лонжерона заканчивается в результате меньшим проникновением в пассажирский салон 48 по сравнению с предшествующим уровнем, как показано на фиг. 1.
Обращаясь к фиг. 5A, транспортное средство 10, выполненное согласно конструкции уровня техники, показанной на фиг. 1, показано после испытания на задний удар при столкновении о подвижный деформируемый барьер с 70% перекрытием на скорости 50 миль/час. Запасное колесо 32 показано сминаемым в осевом направлении между бамперной балкой 12 бампера и задней осью 53. Передний участок 54 заднего колеса 32 показан взаимодействующим с задней осью 53, а задний участок 56 запасного колеса 32 показан взаимодействующим с бампером 12. Запасное колесо 32 остается в горизонтальной ориентации, выровненной с задним бампером 12. Пространство для смятия между первоначальным местоположением бампера и задней осью 53 в моделируемом испытании было 254 мм.
Обращаясь к фиг. 5B, транспортное средство 10, выполненное согласно варианту осуществления на фиг.2, показано после MDB-испытания на задний удар с 70% перекрытием на скорости 50 миль/ч. Запасное колесо показано повернутым (или провернутым вниз) с передним участком 54 запасного колеса 32 выше заднего участка 56 запасного колеса 32. Пространство для смятия между первоначальным местоположением бампера и задней осью 53 в моделируемом испытании было 371 мм. Увеличение пространства для смятия с вариантом осуществления на фиг. 2 прогнозируется повыситься больше чем на 45% по сравнению с каркасом, показанной на фиг. 5A.
Варианты осуществления, описанные выше, являются конкретными примерами, которые не описывают все возможные формы изобретения. Признаки иллюстрированных вариантов осуществления могут быть объединены для формирования дополнительных вариантов осуществления раскрытых концепций. Слова, используемые в спецификации, скорее являются словами описания, чем ограничения. Рамки последующей формулы изобретения шире, чем детально описанные варианты осуществления, и также содержат модификации иллюстрированных вариантов осуществления.