STRUCTURAL ROOF AND VEHICLE SUPPLIED WITH THE SIMILAR STRUCTURAL ROOFS
КОНСТРУКЦИОННАЯ КРЫША И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СНАБЖЕННОЕ ПОДОБНОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ КРЫШЕЙ

Изобретение, в целом, относится к автомобильной отрасли, а более конкретно к конструкционной крыше и к транспортному средству, снабженному подобной крышей.
У большинства автотранспортных средств кузов содержит надстройку, образующую защитный отсек для пассажиров, и основание, к которому крепятся элементы ходовой части, такие как двигатель и приводные механизмы колес.
Верхняя часть надстройки обычно содержит крышу, изготовленную из стали.
Для увеличения освещенности пассажирского салона верхняя часть надстройки может частично изготавливаться из светопропускающего материала, как в транспортном средстве со стеклянным верхним люком или со стеклянной панорамной крышей.
Для дополнительного увеличения освещенности поверхность светопропускающей части должна быть приподнятой. В этой связи известны транспортные средства со стеклянными панорамными крышами, корпус которых не имеет центральной поперечины, соединяющей центральные стойки кузова.
Для сохранения прочности кузова при ударе надстройку выполняют таким образом, чтобы с боковых сторон кузова транспортного средства имелись продольные брусья крыши, образующие узел из обшивки продольного бруса и конструкции продольного бруса.
Подобный узел образует балку замкнутого сечения, передний конец которой соединен с конструкцией рамы лобового стекла, включающей в себя часть стойки лобового стекла и переднюю поперечину крыши, а задний конец которой соединен с задней поперечиной крыши.
В отличие от крыши, изготовленной из стального листа, конструкция кузова транспортного средства со стеклянной панорамной крышей не имеет центральной поперечины, позволяющей механически соединить продольные брусья крыши. Поэтому распределение ударных сил на остальную часть надстройки обеспечивается за счет изменения конструкции других поперечин крыши, а именно передней и задней поперечин, а также за счет увеличения сечения продольных брусьев крыши.
Соответственно боковые кромки крыши оказываются закрыты продольными брусьями, поэтому светопропускающая часть крыши ограничена размерами продольных брусьев.
Кроме этого, имеется еще один недостаток в плане соблюдения нормативных требований, поскольку в некоторых странах при формировании части крыши, находящейся, по существу, вертикально над пассажирами транспортного средства, запрещено использовать любые материалы, кроме стали.
Одна из целей изобретения заключается в том, чтобы устранить некоторые из указанных недостатков, с целью увеличения освещенности внутри пассажирского салона.
В этой связи изобретение относится к конструкционной крыше автотранспортного средства, включающей в себя по меньшей мере одну переднюю часть корпуса и одну заднюю часть корпуса, которые соответственно выполнены с возможностью зацепления с верхней рамой конструкции кузова.
Согласно изобретению по меньшей мере одна из указанных передней и задней частей корпуса соединена по меньшей мере с другой из указанных передней и задней частей корпуса при помощи по меньшей мере одного продольного бруса, смещенного поперечно на расстояние D от боковых кромок указанных частей корпуса в противоположном направлении от боковых кромок таким образом, что конструкционная крыша образует модульный узел, выполненный с возможностью добавления в качестве единой детали к верхней раме конструкции кузова.
Предпочтительным является то, что подобная крыша позволяет передавать продольные усилия от передней части корпуса на заднюю часть корпуса таким образом, чтобы в случае лобового столкновения транспортного средства с препятствием ударные усилия передавались через продольные брусья крыши и через смещенный продольный брус. За счет подобного распределения усилий продольные брусья могут быть меньше традиционных продольных брусьев. В транспортных средствах одинакового размера подобное уменьшение позволяет увеличить поперечный зазор между продольными брусьями. Применительно к светопропускающей крыше, подобное увеличение позволяет увеличить освещенность.
За счет поперечного сдвига смещенных продольных брусьев относительно верхней рамы конструкции кузова транспортного средства смещенные продольные брусья предпочтительно располагаются вертикально над передним и задним боковыми сиденьями. Смещенные продольные брусья проходят продольно между передней и задней поперечинами верхней рамы конструкции кузова и, по существу, вертикально над водителем, передним и задним пассажирами, находящимися на боковых сиденьях. Это позволяет обеспечить соблюдение требований безопасности, предъявляемых к конструкции подобных транспортных средств.
У конструкционной крыши по изобретению каждая из первой и второй частей корпуса включает в себя по меньшей мере одно крепежное основание, соединенное по меньшей мере с одним смещенным продольным брусом. Подобная конструкция позволяет использовать соответствующие материалы при изготовлении передней и задней частей корпуса и смещенного продольного бруса с учетом их устойчивости к механическим нагрузкам.
Согласно одному из вариантов осуществления конструкционная крыша может изготавливаться из композитного материала таким образом, чтобы модульный узел создавался в виде единой, цельноформованной детали путем формования. Использование, например, композитного материала из углеродных волокон позволяет снизить вес крыши, а, следовательно, конструкции кузова транспортного средства, включая конструкционную крышу, обеспечивая при этом высокую степень устойчивости к деформации и передачу ударных сил при столкновении на остальные элементы конструкции транспортного средства.
Конструкционная крыша может включать в себя панель, которая является полностью или по меньшей мере частично светопропускающей и которая проходит продольно между указанными первой и второй частями корпуса, что позволяет наружному свету в достаточном количестве проникать в пассажирский салон транспортного средства через световое отверстие, которое является относительно большим по сравнению с известными решениями. В данном случае отверстие крыши является, по существу, прямоугольным и определяется как продольным зазором между передней и задней частями корпуса, так и поперечным зазором между продольными брусьями крыши, которые стали меньше за счет наличия смещенных продольных брусьев.
Предпочтительно конструкционная крыша включает в себя панель из пластика, которая делает крышу более светлой.
Первая и вторая части корпуса указанной конструкционной крыши могут иметь соединительные фланцы, на которые опирается светопропускающая панель. Подобная компоновка предпочтительно позволяет упростить взаимное соединение деталей и даже улучшить уплотнение между указанными деталями.
Светопропускающая панель указанной конструкционной крыши может включать в себя загнутые спускающиеся кромки соответствующей формы, закрывающие боковые стороны брусьев крыши. Отсутствие промежуточной детали между светопропускающей панелью и продольными брусьями крыши позволяет увеличить размер поперечного отверстия, соответственно увеличив освещенность внутри пассажирского салона, а также упростить конструкцию узла и скорость монтажа.
По одному из вариантов осуществления светопропускающая панель конструкционной крыши может включать в себя по меньшей мере одно боковое окно, являющееся продолжением спускающихся кромок, что позволяет создать непрерывную линию между верхней частью крыши и боковой частью кузова, включая боковое окно.
Стекло светопропускающей панели может быть окном задней боковой стенки кузова.
Предпочтительно светопропускающая панель имеет два боковых окна боковой стенки кузова, вследствие чего она имеет, по существу, U-образную форму в поперечном сечении в плоскости Y-Z.
Изобретение также относится к автотранспортному средству, которое включает в себя конструкцию кузова, определяющую верхнюю раму крыши, на которую установлена конструкционная крыша, обладающая по меньшей мере одним из вышеперечисленных признаков.
Верхняя рама крыши транспортного средства может включать в себя по меньшей мере одну из передней или задней поперечин крыши, к которой при помощи сварки закреплена по меньшей мере одна из первой или второй частей корпуса. Подобная сварка позволяет жестко соединить конструкционную крышу с конструкцией кузова транспортного средства так, чтобы при лобовом столкновении транспортного средства с препятствием ударные силы, проходящие через стойку лобового стекло и верхнюю поперечину лобового стекло, также образующую указанную верхнюю поперечину крыши, равномерно распределялись на остальные элементы конструкции кузова через продольные брусья крыши и смещенные продольные брусья крыши.
Верхняя рама крыши транспортного средства может включать в себя по меньшей мере продольные брусья, которые включают в себя соответственно по меньшей мере один соединительный фланец, к которому при помощи капель клея крепится панель таким образом, чтобы панель закрывала снаружи каждый из продольных брусьев крыши. Подобная конструкция позволяет улучшить визуальное восприятие транспортного средства, поскольку панель конструкционной крыши закрывает снаружи боковые стороны кузова транспортного средства. По одному из вариантов осуществления участки светопропускающей панели, закрывающие детали конструкции, сделаны непрозрачными в целях маскирования конструкции кузова. Маска может быть специальным элементом, который крепится и приклеивается, либо краской, наносимой непосредственно на соответствующие области поверхности светопропускающей панели.
Верхняя рама крыши транспортного средства может включать в себя по меньшей мере боковые части корпуса, образующие боковину, разграниченную оконной рамой, закрытой панелью.
Верхняя рама крыши транспортного средства может включать в себя по меньшей мере усилитель задней боковой стенки кузова, соединяющий боковину с задней поперечиной крыши, закрытой конструкционной крышей.
Транспортное средство включает в себя боковую стойку лобового стекла, являющуюся продольным продолжением вперед продольного бруса крыши, боковая стойка частично закрыта спускающейся кромкой указанной панели.
Другие признаки и преимущества станут очевидны после ознакомления с вариантами осуществления, предлагаемыми в качестве неограничивающих примеров, со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:
на фиг. 1 показан схематический вид снаружи, в перспективе, верхней части автотранспортного средства, включающего в себя конструкционную крышу по изобретению;
на фиг. 2 показан схематический вид в перспективе одного из вариантов осуществления конструкционной крыши по фиг. 1;
на фиг. 3 показан схематический вид в перспективе изнутри конструкционной крыши по фиг. 2, установленной на отдельные элементы конструкции кузова транспортного средства;
на фиг. 4 показано изображение в разобранном виде снаружи конструкционной крыши по фиг. 3;
на фиг. 5 показан укрупненный вид в продольном сечении передней части конструкционной крыши конструкции кузова транспортного средства по изобретению;
на фиг. 6 показан укрупненный вид в продольном сечении транспортного средства, в частности передней части конструкционной крыши, установленной на конструкцию кузова транспортного средства, по одному из вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 7 показан укрупненный вид в поперечном сечении транспортного средства, в частности передней части конструкционной крыши, установленной на конструкцию кузова транспортного средства, по изобретению;
на фиг. 8 показан схематический вид в перспективе снаружи одного из вариантов осуществления верхней части автотранспортного средства со светопропускающей панелью конструкционной крыши по изобретению.
При описании фиг. 1-8 используются термины «передний», «задний» и «боковой», которые следует понимать применительно к штатному движению или движению вперед транспортного средства. Кроме этого, продольная ось транспортного средства является осью Х, соединяющей переднюю и заднюю части транспортного средства, поперечная ось транспортного средства является осью Y, соединяющей между собой боковые стороны, а вертикальная ось транспортного средства соответственно является осью Z.
На фиг. 1 показана верхняя часть автотранспортного средства, характеризуемого наличием лобового стекла 8, частично ограниченного передними стойками 17, данный узел показан в левой части фиг. 1. В правой части фиг. 1 показано заднее стекло 40, проходящее вниз таким образом, что указанное заднее стекло является продолжением верхней части транспортного средства, снабженного конструкционной крышей 1.
Указанная конструкционная крыша характеризуется наличием и особым расположением продольных балок, которые проходят между лобовым стеклом 8 и задним стеклом 40.
Передняя и задняя торцевые части каждой из балок соответственно являются продолжением лобового стекла 8 назад и продолжением заднего стекла 40 вперед. Для этого первая 11 и вторая 12 части и корпуса соединены с указанными передним и задним торцами продольных балок.
Продольные балки способствуют увеличению жесткости конструкции кузова и, в частности, верхней рамы, разграничивающей отверстие в крыше. Верхняя рама образована передней и задней поперечинами 2, 3 крыши, которые соединены между собой при помощи боковых поперечин и продольных балок.
Последние проходят, по существу, параллельно указанным продольным брусьям и смещены внутрь транспортного средства, вследствие чего далее здесь они будут именоваться смещенными продольными брусьями 13.
Также как продольные брусья, смещенные продольные брусья 13 обеспечивают соединение между боковыми стойками 17 лобового стекла 8 и обшивкой 4 задней боковой стенки кузова посредством усилителя 5 задней боковой стенки кузова, как это показано на фиг. 4.
Передняя и задняя части 11, 12 корпуса соответственно закрывают переднюю и заднюю поперечины 2, 3 верхней рамы конструкции кузова, как это показано на фиг. 3.
Продольные кромки 11а и 11b передней части 11 выступают поперечно за пределы смещенных продольных брусьев 13 на расстояние D между боковыми кромками 11а и 11b и продольной осью Х-Х, вдоль которой проходит один из продольных брусьев 13.
За счет расстояния D между кромками 11a, 11b и продольным брусом 13 каждый из смещенных продольных брусьев проходит перпендикулярно над боковыми сиденьями транспортного средства. Поэтому голова водителя как в леворульном, так и праворульном транспортном средстве защищена снаружи за счет наличия смещенного бруса 13. То же самое можно сказать о переднем и заднем пассажирах, находящихся в сиденьях, непосредственно рядом с дверной рамой.
Таким образом, каждый из продольных брусьев 6 соединен со смещенным продольным брусом 13 так, чтобы усилия, проходящие через верхнюю часть конструкции кузова, распределялись между разными продольными брусьями 6 и 13. Подобная конструкция с двойными продольными брусьями оптимизирует соответствующую конструкцию продольных брусьев, в частности в плане их сечения.
Желательно сечение каждого из продольных брусьев 6 меньше, чем у традиционных продольных брусьев, и зависит от сечения смещенных продольных брусьев 13. Например, подобный смещенный продольный брус 13 имеет закрытое многоугольное сечение, тогда как продольный брус 6 имеет, по существу, L-образную форму, а его торцевые части образуют соединительные фланцы 20, как это показано на фиг. 7.
Таким образом, конструкционная крыша 1 по изобретению образована передней и задней частями 11, 12 корпуса и смещенными продольными брусьями 13, определяя дополнительную конструкционную раму, выполненную в виде модульного узла, который устанавливается в качестве единой детали на верхнюю раму, образованную передней и задней поперечинами 2, 3 и продольными брусьями 6.
По одному из вариантов осуществления конструкционной крыши соединение между смещенным продольным брусом 13 и передней и задней частями 11, 12 корпуса осуществляется при помощи крепежных пластин 14, имеющих соединительные фланцы, форма которых комплементарна форме соединительных фланцев передней и задней поперечин 2, 3 верхней рамы конструкции кузова.
Следовательно, крепежные пластины 14 можно изготавливать из стали, таким образом, чтобы их можно было закрепить к поперечинам 2 и 3 при помощи сварки, например, точечной сварки.
Крепежные пластины 14 могут быть цельноформованы со смещенными продольными брусьями 13.
Крепежные пластины 14 можно сделать разъемными от смещенных продольных брусьев 13 за счет использования соответствующих крепежных средств, позволяющих изготавливать смещенные продольные брусья 13 из материала, отличающегося от материала, используемого для изготовления крепежных пластин 14.
По одному из вариантов осуществления крепежные пластины 14 и смещенные продольные брусья 13 изготовлены из композитного материала, например, стеклопластика. Соединение между каждой из крепежных пластин 14 и передней и задней поперечинами 2, 3 верхней рамы может быть осуществлено посредством капель соответствующего клея.
Передняя и задняя части 2, 3 корпуса могут быть изготовлены из алюминия, таким образом, чтобы соединение между ними и передней и задней поперечинами 2, 3 осуществлялось при помощи пайки-сварки. Для этого каждая из передней и задней частей 2, 3 корпуса может быть снабжена отверстием, в которое помещается пластина 14. По контуру отверстия, на самой крайней части окружности, может быть сделан скос, который заполняется сварным швом для того, чтобы сделать его незаметным.
Конструкционная крыша 1 может иметь соединительные фланцы, обеспечивающие соединение лобового стекла 8 с передней поперечиной 2. Для этого на передней части 11 корпуса имеется передний соединительный фланец 11с, к наружной поверхности которого закреплено лобовое стекло 8, и уплотнительный элемент 31, который жестко соединен с последним. Таким образом, передний соединительный фланец 11с является частью рамы лобового стекла 8, к которой приклеено лобовое стекло. Передний соединительный фланец 11с также разграничивает внутреннюю опорную поверхность, к которой приварена передняя поперечина 2. Подобная компоновка передней части 11 корпуса, лобового стекла 8 и поперечины 2 показана в продольном сечении на фиг. 5 и 6. То же самое можно сказать и задней части 12 корпуса, которая имеет соединительные фланцы, один из которых предназначен для соединения указанной части 12 кузова с задней поперечиной 3.
Передняя и задняя части 11, 12 корпуса соответственно включают в себя соединительные фланцы, ссылочной позицией 11d обозначена передняя часть 11 корпуса по фиг. 5 и 6, к которой прижимается центральная панель, проходящая в продольном направлении между указанными передней и задней частями 11, 12 корпуса.
По данному варианту осуществления вышеуказанные соединительные фланцы получены путем штамповки стальной пластины, используемой для изготовления одной из поперечин.
По одному из вариантов осуществления подобные соединительные фланцы являются деталями, закрепляемыми к поперечине, фланцы могут изготавливаться из другого материала, отличающегося от материала поперечины.
Предпочтительно центральная панель является светопропускающей панелью 15, которая может быть изготовлена из пластика, например, поликарбоната.
В варианте осуществления по фиг. 5 передняя кромка 15с центральной панели 15 установлена на наружную сторону фланца 11d передней части 11 корпуса. Для соединения светопропускающей панели 15 с конструкционной крышей на уровне соединительного фланца 11d могут использоваться капли клея (не показаны). Уплотнение между светопропускающей панелью 15 и передней частью 11 корпуса можно обеспечить при помощи соответствующей уплотнительной прокладки 32, проходящей прямолинейно вдоль продольной оси, параллельно соответствующему соединительному фланцу 11d. Такую же компоновку можно использовать для соединения светопропускающей панели 15 с задней частью корпуса. По данному варианту осуществления светопропускающая панель 15 установлена на переднюю и заднюю части 11, 12, образуя единую деталь, которая крепится к верхней раме кузова. В варианте осуществления по фиг. 6 передняя торцевая часть светопропускающей панели 15 заходит под низ конструкционной крыши, в частности под низ соединительного фланца 11d передней части 11 корпуса. Подобная компоновка предпочтительно позволяет избежать необходимости использования уплотнительной прокладки. Между тем, передняя торцевая часть светопропускающей панели 15 может включать в себя паз 33, проходящий прямолинейно вдоль поперечной оси снизу опорной области соединительного фланца 11d, и открывающийся снаружи сбоку транспортного средства. Подобный паз 33 предпочтительно позволяет образовать желоб для стока воды в направлении боковых кромок конструкционной крыши 1. Узел из переднего торца 15с светопропускающей крыши 15 и передней части 11 корпуса определяет канал, проходящий поперечно конструкционной крыше 1, торцы которого открыты с каждой из боковых сторон. Такую же компоновку можно использовать для соединения светопропускающей панели 15 с задней частью корпуса. По данному варианту осуществления светопропускающая панель 15 может быть предварительно установлена на верхней раме, прежде чем ее передний и задний торцы будут закрыты передней и задней частями 11, 12 корпуса.
По одному из вариантов осуществления способа монтажа светопропускающая панель 15 крепится снизу передней и задней частей 11, 12 корпуса до ее установки в качестве цельной детали на верхнюю раму транспортного средства.
Между тем, конструкционная крыша 1, которая включает, либо не включает в себя светопропускающую панель 15, может быть сформирована отдельно от верхней рамы.
Передняя и задняя поперечины 2, 3 и передняя и задняя части 11, 12 корпуса могут быть закрыты футеровкой изнутри транспортного средства, как это показано на фиг. 5 и 6 применительно для передней части конструкционной крыши 1.
Светопропускающая панель 15 включает в себя центральную часть, расположенную, по существу, продольно между передней и задней частями 11, 12 корпуса, и правую и левую спускающиеся боковые кромки 15а.
Как показано на фиг. 7, нижняя часть смещенного продольного бруса 13 вертикально отделена от светопропускающей панели 15. Подобная архитектура позволяет, например, использовать смещенный продольный брус 13 в качестве устройства для перевозки и складского хранения грузов.
По одному из вариантов осуществления подобное пространство можно уменьшить так, чтобы нижняя часть смещенного продольного бруса 13 находилась заподлицо со светопропускающей панелью. Это никак не повлияет на двойную функцию, выполняемую смещенными продольными брусьями, а именно, функцию, связанную с обеспечением жесткости конструкции кузова, в данном случае верхней рамы, и функцию, связанную с перевозкой грузов.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления указанные спускающиеся боковые кромки 15а имеют загнутое вниз сечение, как это показано на фиг. 1, 2, 4 и 8.
Спускающиеся боковые кромки 15а могут включать в себя прямые участки, соединенные между собой при помощи продольной линии сгиба.
Спускающиеся боковые кромки 15а закрывают сверху продольные брусья 6. Узел может быть сформирован при помощи капель 20 клея, ранее нанесенного вдоль соединительных фланцев продольных брусьев 6.
Внутренняя сторона продольных брусьев 6 может быть закрыта внутренней футеровкой 9, которая добавляется, например, приклеивается к внутренней стороне продольного бруса 6. У продольного бруса 6 также может иметься соединительный фланец, проходящий вниз между соединительными фланцами 20 панели 15, обеспечивая установку уплотнительной прокладки 30.
Спускающиеся кромки могут быть сделаны локально непрозрачными за счет обработки материала, либо за счет добавления декоративной пленки, либо за счет использования любых соответствующих средств.
Предпочтительно сроки изготовления транспортного средства сокращены. Например, за счет того, что продольные брусья 6 приклеиваются к светопропускающей панели 15 конструкционной крыши, сокращается время, необходимое для соединения элементов конструкции кузова.
В варианте осуществления по фиг. 2-4 и 8 спускающиеся боковые кромки 15а выступают за пределы торца 15с, зацепляющегося с передней частью 11 корпуса. Поэтому участки спускающихся боковых кромок 15а являются боковыми продолжениями каждой из сторон 11а передней части 11 корпуса, закрывая часть стоек 17 лобового стекла 8.
По одному из вариантов осуществления светопропускающая панель 15 может включать в себя боковые окна 16.
На фиг. 8 боковое окно, являющееся продолжением вниз спускающихся кромок 15а светопропускающей панели 15, является окном 16 задней боковой стенки кузова. Поэтому окно 16 задней боковой стенки кузова можно изготавливать из пластика. Поскольку светопропускающая панель 15 частично закрывает обшивку 4 задней боковой стенки кузова, разграничивая раму задней боковой стенки кузова, последняя может включать в себя непрозрачные области, полученные с использованием одного из вышеперечисленных способов.
По данному варианту осуществления торцевые боковые кромки 12a, 12b задней части 12 корпуса соединены заподлицо с указанной обшивкой 4 задней боковой стенки кузова.
Следует учесть, что изобретение, подробно рассмотренное выше, допускает другие варианты осуществления, например, вариант осуществления, предусматривающий изготовление светопропускающей панели 15 с нескользкими продольно примыкающими и смежными участками, вариант осуществления, предусматривающий формование светопропускающих панелей разной толщины и/или разной степени прозрачности.
Транспортное средство, снабженное конструкционной крышей 1, отличается тем, что оно позволяет существенно сократить время сборки транспортного средства, снизив при этом вес последнего за счет использования пластика. Конструкционная крыша 1 также позволяет значительно улучшить освещенность внутри пассажирского салона.