СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЗАДКА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
METHOD AND DEVICE OF PROTECTION OF LIGHT VEHICLE REAR PART OF CONTAMINATIONS

Изобретение относится к вспомогательным устройствам, располагаемым снаружи транспортных средств, отличающимся ветровыми отражающими средствами, а именно к способам и устройствам защиты задка легкового автомобиля (ЛА) от загрязнения.
Как известно, при движении ЛА сзади образуется разрежение, засасывающее из-под днища поток воздуха, смешанного с дорожной грязью. Эта грязь осаживается на задней части кузова и заднем стекле, загрязняя задок ЛА и ухудшая видимость через заднее стекло вплоть до полной потери прозрачности.
Особенно сильно это явление проявляется на ЛА с кузовами типа «универсал», «хетчбек» и «комби».
Основной способ борьбы с этим негативным явлением заключается в установке различных направителей воздуха, называемых чаще спойлерами.
Как показывает практика, к спойлерам относят зачастую интикрылья, устанавливаемые для создания прижимной силы движущегося ЛА, солнцезащитные козырьки сзади, у которых передняя кромка соединена с кузовом ЛА, кронштейны, напоминающие различные формы крыла для закрепления на них или в них дублирующих фонарей стоп-сигналов. А также различный декоративный пластиковый, накладывемый снаружи обвес с обтекаемыми формами (см. журнал «За рулем» №1, 1989 г., стр. 26-28 [1]).
В данном материале под принятым термином «спойлер» рассматриваются и анализируются только те известные способы и технические решения, которые направлены на организацию и создание воздушных потоков, снижающих или исключающих загрязнение задка ЛА.
Для разграничения и уточнения понятий предлагаемые в настоящей заявке технические решения, направленные на предотвращение загрязнения задка ЛА, называются ветровыми направителями (ВН).
Итак, в контексте обозначенных понятий известны следующие типы спойлеров:
- с нижним расположением;
- с верхним расположением;
- совмещенный вариант.
Спойлеры с нижним расположением устанавливают под бамперами спереди, а также иногда сбоку. Чаще их называют юбками бамперов, как, например, по патенту ПМ RU №30699, заявка №2002134292/20 [2].
Эффективность их установки определяется тем, что уменьшают проходное сечение под днищем автомобиля, пропорционально которому уменьшается и степень загрязнения задка ЛА.
В плане изменения аэродинамического сопротивления при скоростях движения, допускаемых на дорогах общего пользования, это принципиального значения не имеет.
Кроме того, такие спойлеры бывают выполнены с эффективной обтекаемой формой спереди.
Основными недостатками таких спойлеров является то, что они резко снижают проходимость ЛА за счет уменьшения дорожного просвета и при ощутимом снижении загрязнения задка ЛА увеличивают загрязнение его боковых поверхностей.
Кроме того, у таких спойлеров высока вероятность повреждаемости.
Практика показывает, что такие спойлеры для ЛА являются чаще всего элементами декоративного тюнинга, но для грузовых автомобилей такие спойлеры весьма эффективны, но не столько для них сколько для других участников движения, так как резко снижают облако загрязнения.
Спойлеры с верхним расположением устанавливаются сзади на крыше ЛА, задней двери, иногда на багажнике или штатных рейлингах, если они имеются.
Спойлеры заводского изготовления обычно вмонтируются в конструкцию задней двери и передним концом плотно с ней связаны (см. журнал «За рулем», №12, 2013 г., стр. 42 [3]).
Но, как показывает практика (см. фото №1 [4]), такое решение не обеспечивает защиту задка ЛА от загрязнения.
На фото [4] видно, что под спойлером по всему периметру задка набивается столько пыли, что она закрывает полностью вид через заднее стекло ЛА.
В этом случае так называемый «спойлер» имеет скорее декоративную функцию и как конструктивный элемент для крепления дублирующего стоп-сигнала (см. патент RU №2140860, заявка 98113511/28 [5]).
Аналогичную функцию несет на себе устройство, называемое спойлером и закрепляемое на крышке багажника ЛА Лада 2115 (фото №2 [6]).
Принципиальной отличительной особенностью перечисленных вариантов является то, что устанавливаемые заводом спойлеры имеют штатные крепления, предусмотренные в технологии производства ЛА.
Обычно абсолютное большинство спойлеров устанавливаются на ЛА после их реализации заводом-изготовителем.
На таких ЛА не предусмотрены и не встроены элементы для установки каких-либо предметов на кузове вообще и спойлеров в частности.
Поэтому владелец ЛА устанавливает сам или в специализированных центрах спойлер с помощью крепежных элементов, клеевых составов или на специальных двухсторонних скотчах.
Для автомобилей, имеющих карнизы, эта задача облегчается тем, что спойлер (см. фото №3 [7]) может закрепляться надежно механически за буртик водоотливного карниза, при этом исключается необходимость сверления отверстий в кузове.
Для автомобилей с гладкой обтекаемой крышей, не имеющих карниза, задача крепления спойлера значительно осложняется.
Одним из надежных способов установки спойлера является его закрепление на конструктивных элементах багажника (см. ПМ RU №18995, заявка №2000121451/20 [8]).
Главным недостатком такого решения является то, что на ЛА должен быть установлен на постоянной основе багажник, используемый на практике довольно редко.
Смонтированные на крыше спойлеры могут накладывать ограничения при необходимости перевозки грузов на багажнике ЛА или затруднять открытие задней двери.
Так, на ЛА, имеющих так называемую накладную заднюю дверь с наружным периметром, равным периметру задка ЛА, установка спойлера на крыше на допустимом расстоянии от задка не имеет никакого практического смысла, поэтому, как в случае с Лада Калина (см. www.ladakalina.ru/ladakalina/universal [9]), спойлер устанавливается на задней двери с помощью липких двухсторонних скотчей.
В связи с ограниченной несущей способностью липких элементов и недостаточной надежностью такого крепления из-за вибрации кузова и самого спойлера устанавливаемые спойлеры носят скорее декоративный характер и как элемент защиты задка ЛА от загрязнения малоэффективны.
Реальный ВН функционально должен осуществлять забор воздуха сжатого потока над крышей ЛА и направлять его вниз вдоль задка с целью создания избыточного давления, препятствующего подъему грязевоздушной смеси из-под днища, поэтому основное усилие, создаваемое потоком воздуха, будет направлено не на прижатие его к кузову, а на отрыв.
При движении ЛА даже при разрешенной скорости движения 90 км/ч (25 м/с) и при встречном умеренном ветре хотя бы 10 км/ч на такой ВН будут действовать огромные усилия, гарантировано сдерживать которые различные варианты липких и клеящих элементов не смогут, поэтому такие спойлеры создают скорее визуальный эффект и не имеют реального практического смысла.
Кроме того, спойлеры, закрепленные на крыше или задней двери, загрязняются естественно и сами, плотная компоновка которых создает трудности при их очистке и мойке.
Целью настоящего изобретения в общем виде является создание конструкции ВН, которая бы не контактировала ни с крышей ЛА, ни задней дверью ЛА и исключала бы необходимость крепления к ним.
ВН должен создавать мощный направленный отсекающий поток воздуха сверху, как минимум, гарантирующий надежную защиту заднего стекла ЛА от загрязнения.
ВН не должен препятствовать открытию и закрытию задней двери и накладывать ограничения при перевозке грузов на багажнике или штатных рейтингах ЛА, а также не препятствовать установке заднего тягово-сцепного устройства (ТСУ).
Указанная цель достигается следующим способом.
На автомобиле сзади под кузовом на несущих элементах днища кузова устанавливается поперечная балка.
Для автомобилей, имеющих точки крепления для установки тягово-сцепного устройства (ТСУ), установка поперечной балки осуществляется на этих точках.
ВН закрепляется на специальной подвеске, которая шарнирно соединена с поперечной балкой с возможностью отвода его в сторону вбок при необходимости доступа к задней двери или крышке багажника.
Дальнейшее раскрытие способа и устройства предохранения задка легкового автомобиля от загрязнения, являющееся предметом защиты данного изобретения, представлено на чертежах с соответствующим пояснением к ним.
На Фиг. 1 на общем виде сбоку показано устройство заднего ВН.
На Фиг. 2 на общем виде спереди показано устройство заднего ВН.
На Фиг. 3 на общем виде сзади показано устройство заднего ВН.
На Фиг. 4 на общем виде сбоку показано устройство ВН для автомобилей с бамперами, установленными с зазором между кузовом.
На Фиг. 5 на общем виде сбоку показан вариант установки обводных кронштейнов на кронштейнах бамперов.
На Фиг. 6 на общем виде сбоку показан вариант установки обводных кронштейнов внутри бампера.
Фиг. 7, 8 на виде соответственно сбоку и сзади показан вариант крепления на подвеске ВН запасного колеса.
Фиг. 9, 10 на виде соответственно сбоку и сзади показано устройство боковых ВН.
Φиг. 11 на общем виде сбоку показано унифицированное исполнение подвески ВН.
На представленных чертежах использованы следующие обозначения:
1. Легковой автомобиль ЛА.
2. Несущие элементы кузова.
3. Поперечная балка.
4. Обводной кронштейн.
5. Вертикальные стойки.
6. Вертикальный шарнир.
7. Поворотная рамка.
7.1 - Скоба рамки.
7.2. - Штанга.
8. Быстроразъемное гнездо.
9. Ветровой направитель ВН.
9.1 Заборная часть ВН.
9.2 Задняя часть ВН.
10. Задняя дверь.
11. Тягово-сцепное устройство (ТСУ).
12. Несущие поперечины.
13. Рейлинги.
14. Буфер.
15. Штатные сигнальные фонари.
16. Номерные знаки.
17. Бампер.
18. Удлинитель бампера.
19. Кронштейн.
20. Запасное колесо.
21. Вынос.
22. Дублирующие нижние ВН.
23. Секторная планка.
24. Паз.
25. Поперечина планки.
26. Проушина.
На ЛА Фиг. 1-3 сзади на несущих элементах кузова 2 закрепляется поперечная балка 3. На поперечной балке с обеих сторон сзади слева и справа относительно продольной оси ЛА закреплены выходящие за пределы бампера и наружного контура кузова обводные кронштейны 4, в которых вмонтированы вертикальные стойки 5.
Обводные кронштейны 4 предназначены для обвода конфигурации задка ЛА, установки на них вертикальных стоек 5 за наружным контуром бампера или кузова и обеспечения надежной связи стоек 5 с поперечной балкой 3.
На одной из стоек 5, предпочтительней на правой, вмонтировано неподвижное гнездо вертикального неразъемного шарнира 6.
Подвижная часть вертикального неразъемного шарнира 6 связана с одной стороной с подвеской ВН в виде поворотной рамки 7.
Поворотная рамка 7 может состоять из различных элементов различной конфигурации, как самый простой вариант, например, из скобы 7.1.
Скоба изогнута из прокатного профиля так, что обзорность расположенных внутри контура номерных знаков не ограничивается ее контуром.
Сверху со скобой 7.1 наглухо связана, как минимум, одна штанга 7.2.
В вариантном исполнении их может быть несколько, а на представленных чертежах 1-3 их показано две.
Противоположная часть скобы 7.1 рамки 7 снабжена быстроразъемным гнездом 8, ответная часть которого установлена на противоположной вертикальной стойке 5.
Вместо скобы 7 может быть использован замкнутый контур, снабженный с одной стороны шарниром 6, а с другой - гнездом 8.
Сверху на штангах 7.1 рамки 7 закреплен ВН 9, заборная часть которого 9.1 располагается параллельно крыше ЛА и над ней, а задняя 9.2 отогнута вниз в направлении наклона задней двери 10 или двери багажника в зависимости от исполнения ЛА.
В вариантном исполнении вертикальный шарнир 6 может быть наклонен вбок от продольной вертикальной плоскости ЛА, что позволит отводить рамку 7 вбок с небольшим наклоном, при этом решении повышается комфортность при разгрузке и погрузке багажника.
С целью предотвращения повреждения кузова из-за недопустимого ее угла раскрытия поворотный шарнир 6 оборудуется ограничителем предельного угла раскрытия рамки.
В вариантном исполнении максимальное раскрытие рамки может быть зафиксировано стопором или защелкой, предотвращающими самопроизвольное закрытие рамки при неблагоприятном наклоне ЛА или от порыва ветра.
На поперечной балке 3 может быть закреплено соответствующее типу ЛА ТСУ 11.
В вариантном исполнении обводные кронштейны 4 могут закрепляться непосредственно к несущим конструкциям штатного ТСУ.
Верхняя часть ВН 9.1, расположенная над наружной поверхностью кузова ЛА, и по высоте устанавливается ниже плоскости несущих поперечин 12, устанавливаемых на рейлингах 13 для перевозки грузов на крыше ЛА или плоскости багажника при его наличии.
Для предотвращения упругих продольных колебаний ВН 9 на рамке 7 или элементах ВН 9 закрепляется, как минимум, один упругий буфер 14, который другим концом упирается в несущие элементы кузова или задней двери.
В рабочем состоянии (при закрытой и замкнутой рамке) буфер 14 слегка поджат.
С целью усиления фиксации ВН для буфера может быть устроено углубление, входя в которое он будет удерживать ВН и от боковых упругих колебаний.
Работает устройство следующим образом.
На ЛА 1 в соответствии с конструктивным исполнением конкретного ЛА устанавливается поперечная балка 3 с закрепленными на ней обводными кронштейнами и стойками 4, на шарнир 6 одной стороной надевается поворотная рамка 7 с установленным на нем ВН 9.
Регулировкой высоты буфера 14 добиваются такого его положения, чтобы при замкнутом разъемном гнезде 8 буфер 14 находился в слегка сжатом и напряженном состоянии.
При необходимости пользования задней дверью 10 быстроразъемное гнездо 8 размыкается, рамка 7 отводится вбок на угол достаточный для свободного доступа и открытия задней двери 10 или до упора при его наличии.
Быстроразъемное гнездо 8 может быть снабжено защелкой и механическим замком, запираемым ключом, как вариант, замковое устройство может быть сблокировано с центральной сигнализацией.
Конструкция рамки 7 может быть различной, но основное условие ее исполнения заключается в том, чтобы она (рамка) не ограничивала существенно обзорность заднего вида с салона ЛА, а также штатных сигнальных фонарей 15 и номерных знаков 16.
Рамка 7 также не должна ограничивать эксплуатацию штатного ТСУ 11.
Для автомобилей повышенной проходимости (Фиг. 4) бамперы 17 обычно устанавливают раздельно с кузовом на удлинителях бампера 18.
Для таких автомобилей обводные кронштейны 4 могут проходить в зазоре между бампером 18 и кузовом ЛА.
В вариантном исполнении Фиг. 5 поперечная балка 3 с кронштейнами 4 или непосредственно сами обводные кронштейны 4 могут быть закреплены на удлинителях 18.
Возможно, из-за конструктивных особенностей ЛА при наличии усиленного бампера Фиг. 6 обводные кронштейны 4 могут крепиться напрямую к заднему бамперу и выходить через отверстия в бампере 18 назад, вверх или вниз.
Функциональность подвески может быть увеличена за счет обеспечения возможности крепления на ней с помощью крепежных элементов съемных (например, велосипедов) или постоянно перевозимых грузов и предметов.
Наиболее востребованным является вариант закрепления на ней запасного колеса, для этого на рамке 7 (Фиг. 7, 8) с наружной стороны рамки устанавливается кронштейн 19, на котором закрепляется запасное колесо 20.
При наружной подвеске колеса, с одной стороны, облегчается доступ к нему при аварийной ситуации, а с другой - ниша запасного колеса может быть использована для укладки в ней багажа, а наличие эффективного ВН будет обеспечивать надежную защиту колеса от загрязнения.
В вариантном исполнении номерные знаки 16 могут оставаться на штатном месте, при этом колесо 20 устанавливается выше их.
При таком варианте, возможно, ограничится видимость через заднее стекло ЛА, поэтому номерные знаки и фонари их подсветки могут быть перенесены на бампер или установлены непосредственно на креплении заднего колеса. Как опция, на элементах рамки могут быть размещены дублирующие сигнальные фонари, а сама рамка 7 в вариантном исполнении может быть выполнена так, что колесо может устанавливаться как снаружи рамки 7, так и изнутри между кузовом и рамкой 7.
В случае установки колеса 20 между кузовом и рамкой 7 снаружи рамки 7 могут находиться дополнительные элементы для крепления шанцевого инструмента, прогулочных велосипедов, туристского снаряжения и т.п.
Перенос запасного колеса из ниши на рамку создает дополнительные возможности повышения эффективности эксплуатации ЛА за счет установки в освободившейся нише запасного колеса баллона для сжиженного газа и газовой аппаратуры в моторном отсеке, обеспечивающей возможность работы двигателя ЛА на газомоторном топливе.
При установке подвески ВН на конкретный ЛА могут возникнуть ряд непредвиденных нюансов, при которых жесткое и стандартное исполнение рамки и самого ВН может не дать максимального эффекта, поэтому желательно, чтобы добиться максимального обдува задка ЛА, ВН должен иметь возможность настройки и подгонки под конкретный вид ЛА.
Для этого ВН может быть выполнен составным. При таком исполнении передняя 9.1 и задняя 9.2 части ВН могут соединяться шарнирно или жесткий BH соединяется с рамкой 7 с помощью промежуточных шарниров, обеспечивающих регулировку ВН как по высоте, так и по углу.
В идеальном случае возможно совмещение шарнирного соединения ВН с рамкой и шарнирное соединение заборной и задней частей ВН между собой.
Исследования показывают, что установка любого дополнительного элемента на наружных поверхностях кузова увеличивает его аэродинамическое сопротивление, что неизбежно приводит к увеличению расхода топлива и в некоторых случаях довольно ощутимо.
Всем известным спойлерам, естественно, присущ этот недостаток.
Вместе с тем, в сухую погоду на чистых дорогах ВН как таковой практически не нужен.
С целью экономии горючего в этой связи ВН можно сделать легкосъемным и складным и устанавливать его только в дождливую и сырую погоду.
Для обеспечения высокой чистоты задка ЛА одного спойлера, установленного на крыше, может быть недостаточно, особенно для высоких внедорожников.
Поэтому целесообразно обеспечить наддув воздуха с боков ЛА.
Для этого на обводных кронштейнах 4 или на стойках 5 Фиг. 9, 10 на специальных выносах 21 закрепляются постоянно или подвижно с целью регулировки боковые дублирующие нижние ВН 22.
Боковые ВН захватывают воздух с боков ЛА и направляют его назад к центру ЛА, создавая дополнительный воздушный заслон поднимающейся сзади грязевоздушной смеси.
Раскрытые ранее варианты исполнения ВН подразумевают оригинальную конструкцию всей подвески ВН для каждого типа ЛА персонально.
Это может привести к увеличению стоимости изделия.
С целью снижения стоимости и повышения унификации производства возможно вариантное изготовление поперечной балки и подвески ВН раздельно.
Для этого подвеска ВН производится одна для ряда типов ЛА, а поперечная балка с элементами присоединения к ЛА в вариантном исполнении для конкретного ЛА, при этом присоединительные элементы в балке и подвеске ВН унифицированы.
Техническая реализация такого решения выглядит следующим образом (Фиг. 11).
Поперечная балка 3 с точками крепления к кузову и обводные кронштейны 4 изготавливаются для каждой конкретной машины.
На кронштейнах 4 закреплены секторные планки 23 с пазами 24.
Секторные планки 23 унифицированы по конструкции и межцентровому расстоянию между ними.
Дополнительная поперечина рамки 25 связана по бокам с проушинами 26, которые соединяются с секторными планками 23.
На дополнительной поперечине 25 рамки ВН закреплены вертикальные стойки 5 с установленной рамкой ВН способами, описанными ранее.
Таким образом, предложенное решение позволяет:
- Обеспечить надежную защиту задка ЛА от загрязнения;
- Исключить необходимость применения крепежных элементов в деталях кузова ЛА;
- Перенести запасное колесо из ниши на подвеску ВН;
- Повысить эффективность ЛА за счет использования газомоторного топлива;
- За счет применения легкосъемного ВН снизить расход горючего.