КОНСТРУКЦИЯ ПОРОГА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
VEHICLE THRESHOLD STRUCTURE AND ITS MANUFACTURING METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области кузовов без покраски транспортных средств. Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструкции порога, которая позволяет лучше поглощать энергию удара порогом без армирования или иметь аналогичный уровень поглощенной энергии в отношении порога с алюминиевым армированием, при этом снижая затраты на производство. Оно также относится к способу изготовления конструкции порога.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Конструкции порога представляют собой важную часть транспортных средств. Эти конструкции улучшают безопасность транспортных средств и пассажиров внутри транспортных средств благодаря совокупности жесткости и негибкости, и способности поглощать энергию пластической деформацией, которую они имеют.
Для того чтобы иметь такие функции безопасности, конструкция порога должна быть механически сконструирована так, чтобы она была способна поглощать большое количество энергии при ударе или аварии транспортного средства, следовательно, внутренняя часть транспортного средства не сплющивается значительно и/или другие части конструкции транспортного средства не ломаются или деформируются, поскольку любое из этих событий может угрожать человеческой жизни.
Важность конструкций порога даже большая в электромобилях, например электрических транспортных средствах (т.е. EV), гибридных транспортных средствах с подзарядкой от электросети (т.е. PHEV), и т.п. Это так, поскольку в дополнение к вышеупомянутой безопасности людей на борту (чтобы ни одна часть или элемент не ударила человека в кабине транспортного средства), конструкции порога необходимы, чтобы избежать любых повреждений элементов батареи автомобилей, которые в основном расположены в самой нижней части транспортного средства. Таким образом, если конструкция порога не может выдерживать энергию удара, то часть конструкции транспортного средства может сталкиваться с элементами батареи, тем самым повреждая их, что может приводить к утечке материла, содержащегося в них, выпуску газов, которые также могут быть при высоких температурах, или даже вызывать взрыв элементов батареи, тем самым дополнительно угрожая жизням людей на борту транспортного средства.
Несмотря на важность конструкций порога с точки зрения безопасности, автомобильная промышленность всегда стремится снижать как затраты на производство автотранспортных средств, так и затраты на эксплуатацию автотранспортных средств, при этом последние представляют собой затраты на техническое обслуживание и топливо, необходимое для управления транспортными средствами. Соответственно, если это возможно, вес и затраты на изготовление каждой части транспортных средств должны быть снижены.
В известном уровне техники были предприняты попытки улучшения конструкций порога. Некоторые конструкции порога известного уровня техники были изготовлены посредством экструзии алюминия, что приводит к узлу из нескольких материалов, соединение которых является более сложным и дорогим; по сравнению с традиционными процессами (дистанционная точечная сварка, дистанционная лазерная сварка).
Патентный документ US-9045175-B2 описывает конструкцию порога, образованную соединением двух формованных пластинчатых элементов так, чтобы их вес был уменьшен. Два формованных пластинчатых элемента соединяют так, чтобы они образовывали H-образную конструкцию для поглощения энергии в случае удара или аварии.
Патентный документ DE-10003878-B4 описывает конструкцию транспортного средства, снабженную дополнительным элементом для армирования конструкции указанного транспортного средства. В частности, конструкция транспортного средства содержит внешний профиль, образующий полость, и дополнительный элемент внутри полости, который имеет H-образный внутренний профиль. Дополнительный элемент приклеивают к внешнему профилю для поглощения энергии в случае удара или аварии.
Патентный документ EP-1122152-A2 раскрывает конструкцию, снабженную армирующим полым конструктивным элементом, который выполнен в виде балки.
Патентный документ EP-2976250-B1 описывает конструкцию транспортного средства, которая имеет группу армированных элементов в виде профилей, которые находятся внутри полости конструкции.
Существует интерес в том, чтобы иметь конструкцию порога, которая подходит для транспортных средств, содержащих электрические транспортные средства, которые способны поглощать большое количество энергии, которая имеет аналогичный вес, что и порог с алюминиевым армированием, и производство которой является экономически эффективным.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый аспект изобретения относится к конструкции порога для транспортного средства, в которой определены продольное направление, поперечное направление и вертикальное направление, так что три направления являются ортогональными друг другу, при этом конструкция порога включает первый стальной профиль и второй стальной профиль, чтобы, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве, профили имели продольное направление, в каждом из первого и второго профилей определены вогнутость, верхний соединительный фланец и нижний соединительный фланец, при этом профили соединены между собой своими верхним и нижним соединительными фланцами так, что канал ограничен между двумя профилями, при этом первый профиль содержит центральную секцию, имеющую по существу вертикальное направление, второй профиль содержит центральную секцию, имеющую по существу вертикальное направление, при этом конструкция порога дополнительно включает первый ударопоглощающий элемент, расположенный в канале, при этом ударопоглощающий элемент представляет собой замкнутый стальной профиль, в котором определены верхний выступ и нижний выступ, соединенные центральной соединительной секцией, при этом верхний выступ расположен ближе к верхним соединительным фланцам, при этом нижний выступ расположен ближе к нижним соединительным фланцам.
Конструкция порога согласно настоящему раскрытию демонстрирует способности поглощать энергию, которые подходят для автотранспортных средств в общем, а также для электрических транспортных средств и/или гибридных транспортных средств с подзарядкой от электросети, в частности, оба из которых обычно содержат элементы батареи в самой нижней части транспортного средства.
Изготовление конструкции порога согласно настоящему раскрытию упрощают в отношении процессов изготовления конструкций порога известного уровня техники, по меньшей мере поскольку первый ударопоглощающий элемент изготавливают формованием трубчатой стальной конструкции (например, профилировкой листового металла); этот процесс является более экономичным, чем экструзия, например. Дополнительно, поскольку первый и второй профили изготавливают из стали, их объединение также упрощают, что также облегчает производственный процесс.
Предпочтительно, чтобы верхний выступ имел участок, смежный с центральной секцией первого стального профиля, а нижний выступ имел участок, смежный с центральной секцией первого стального профиля, и участок, смежный с центральной секцией второго стального профиля.
В некоторых вариантах выполнения участок верхнего выступа является смежным центральной секции второго стального профиля.
В некоторых из этих вариантов выполнения участок верхнего выступа, смежный центральной секции второго стального профиля, имеет секцию, комплементарную второму профилю, при этом указанный участок верхнего выступа соединен со вторым стальным профилем.
В некоторых вариантах выполнения участок нижнего выступа, смежный центральной секции второго стального профиля, имеет секцию, комплементарную второму профилю, при этом указанный участок нижнего выступа соединен со вторым стальным профилем.
Расположение участков выступов, смежных второму стальному профилю, обеспечение секции в указанных участках, которые комплементарны второму профилю, и соединение указанных участков со вторым стальным профилем каждый может улучшать объединение между первым ударопоглощающим элементом и вторым стальным профилем, тем самым улучшая способности поглощать энергию конструкции порога.
В некоторых вариантах выполнения каждый из первого и второго профилей имеет Ω-образное (т.е. в виде заглавной буквы Омега) сечение.
В некоторых вариантах выполнения центральная соединительная секция является прямолинейной и параллельной центральным секциям первого и второго профилей.
Такое расположение центральной соединительной секции облегчает само соединение в указанной секции, тем самым дополнительно упрощая производство конструкции порога.
Соединение вместе двух краев центральной соединительной секции армирует выступы и, таким образом, всю конструкцию порога.
В некоторых вариантах выполнения секции верхнего и нижнего выступов, которые соединяют центральную соединительную секцию с участками, смежными центральным секциям первого и второго стальных профилей, являются прямолинейными.
Эти секции позволяют передавать силы, как в поперечном направлении, так и в вертикальном направлении во время удара и когда конструкция порога подвергается деформации. Таким образом, секции позволяют распределять силы, вызванные ударом. Другими словами, возможно разлагать силы в соответствии с поперечным направлением на силы, которые имеют вертикальный компонент, в результате чего деформация распределяется по большему количеству измерений.
В дополнение к вышеприведенному, такие прямолинейные секции позволяют иметь более надежную поверхность контакта между первым ударопоглощающим элементом и первым и вторым стальными профилями во время деформации. Следовательно, армирование будет иметь желаемую кинематику, чтобы снижать или даже избежать того, чтобы части скользили, а также достигать хорошего уровня поглощенной энергии.
В некоторых вариантах выполнения верхний и нижний выступы являются асимметричными в отношении центральной соединительной секции, так что верхняя сторона верхнего выступа и нижняя сторона нижнего выступа расходятся по направлению к первому стальному профилю.
Это расположение верхнего и нижнего выступов позволяет адаптировать первый ударопоглощающий элемент к каналу и профилю конструкции порога. Дополнительно, расхождение выступов по направлению к первому стальному профилю позволяет преобразовывать поперечно ориентированные силы в силы с вертикальным компонентом, тем самым избегая проникновения в поперечном направлении и увеличивая энергию, поглощенную деформациями в вертикальном направлении.
В некоторых вариантах выполнения верхнюю сторону верхнего выступа и нижнюю сторону нижнего выступа изготавливают из двух линейных участков, параллельных и расположенных на одной и той же линии, отделенной изогнутым центральным участком.
Форма этих сторон выступов увеличивает прочность их секций. Таким образом, энергия, которую конструкция порога может поглощать, увеличивается.
В некоторых вариантах выполнения конструкция порога дополнительно включает второй ударопоглощающий элемент, расположенный между центральной соединительной секцией и первым стальным профилем, и(/или) между центральной соединительной секцией и вторым стальным профилем.
Обеспечение двух ударопоглощающих элементов позволяет перераспределять различные толщины, а также позволяет лучше адаптировать конструкцию порога к различным аварийным требованиям.
Второй ударопоглощающий элемент может поглощать большую часть энергии в начале удара, даже если часть энергии принимается также на первый ударопоглощающий элемент. Второй ударопоглощающий элемент поглощает большую часть энергии в центре конструкции порога, пока она деформируется; а как только она полностью деформируется или ломается, оставшаяся энергия должна поглощаться первым ударопоглощающим элементом. В целом, два ударопоглощающих элемента могут улучшать количество энергии, которую конструкция порога может поглощать.
В некоторых вариантах выполнения второй ударопоглощающий элемент имеет прямоугольное или квадратное сечение.
Такая геометрия второго ударопоглощающего элемента может дополнительно улучшать его способности поглощать энергию.
В некоторых вариантах выполнения второй ударопоглощающий элемент представляет собой мартенситную автомобильную сталь MS1200, MS1500 или MS1700.
В некоторых вариантах выполнения первый ударопоглощающий элемент представляет собой мартенситную автомобильную сталь MS1200, MS1500 или MS1700.
В некоторых вариантах выполнения первый и/или второй профили изготавливают из HT1150.
В некоторых вариантах выполнения конструкция порога выполнена с возможностью иметь первый стальной профиль, обращенный наружу от транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
В этих вариантах выполнения второй стальной профиль обращен внутрь, т.е. по направлению к кабине транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
В некоторых других вариантах выполнения конструкция порога выполнена с возможностью иметь второй стальной профиль, обращенный наружу от транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
В этих вариантах выполнения первый стальной профиль обращен внутрь, т.е. по направлению к кабине транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
Конструкция порога может быть установлена на транспортном средстве в любой из этих двух конфигураций. Конструкция порога поглощает энергию от ударов в зависимости от того, как первый ударопоглощающий элемент расположен в канале, и в этих вариантах выполнения, в которых конструкция порога содержит второй ударопоглощающий элемент, способности поглощать энергию также зависят от расположения второго ударопоглощающего элемента в канале.
В некоторых вариантах выполнения конструкция порога дополнительно включает:
- первую пластину, содержащую верхний участок и нижний участок, в которой верхний участок находится между верхним соединительным фланцем первого профиля и верхним соединительным фланцем второго профиля, и в которой нижний участок первой пластины закреплен к линейному участку верхней стороны верхнего выступа, и
- вторую пластину, содержащую верхний участок и нижний участок, в которой нижний участок находится между нижним соединительным фланцем первого профиля и нижним соединительным фланцем второго профиля, и в которой верхний участок второй пластины закреплен к линейному участку нижней стороны нижнего выступа.
Таким образом, первая пластина и вторая пластина могут использоваться для крепления первого ударопоглощающего элемента к первому стальному профилю и ко второму стальному профилю. Такой метод крепления представляет следующие преимущества в отношении сварки первого ударопоглощающего элемента к одному из первого и второго стальных профилей: снижение затрат на сварку, увеличение гибкости этапов сборки, которые можно соблюдать, и он устанавливает соединение между первым ударопоглощающим элементом и первым и вторым профилями.
В случае, когда конструкция порога имеет относительно большую длину, количество удерживающих пластин может быть увеличено пропорционально длине.
Второй аспект изобретения относится к способу изготовления конструкции порога для транспортного средства, в котором определены продольное направление, поперечное направление и вертикальное направление, так что три направления ортогональны друг другу, который включает следующие этапы, на которых:
a) устанавливают первый стальной профиль так, что в нем определяют вогнутость, верхний соединительный фланец и нижний соединительный фланец;
b) деформируют заготовку в трубчатый профиль (процесс профилировки листового металла) так, что первый ударопоглощающий элемент получают, когда определяют верхний выступ и нижний выступ, соединенные центральной соединительной секцией;
c) соединяют первый ударопоглощающий элемент с первым стальным профилем на вогнутой стороне первого стального профиля;
d) устанавливают второй стальной профиль так, что в нем определяют вогнутость, верхний соединительный фланец и нижний соединительный фланец; и
e) соединяют первый и второй стальные профили, соединенные между собой верхним и нижним соединительными фланцами так, что канал определяют между двумя профилями, при этом первый ударопоглощающий элемент располагают так, что верхний выступ располагают ближе к верхним соединительным фланцам, нижний выступ располагают ближе к нижним соединительным фланцам.
С помощью настоящего способа возможно изготавливать конструкцию порога, которая имеет уменьшенный вес, и которая имеет способности поглощать энергию, которая подходят для автотранспортных средств в общем, а также для EV и PHEV, в частности.
Трубчатый профиль получают процессом профилировки листового металла, например. Поскольку трубчатый профиль имеет замкнутый профиль, то полученный первый ударопоглощающий элемент также имеет замкнутый профиль, таким образом последнему не нужно иметь два конца, сваренных вместе для закрытия его периметра; это предпочтительно как для сокращения времени производства, так и для улучшения механических свойств первого ударопоглощающего элемента. Когда концы соединяют вместе так, чтобы закрывать профиль, поврежденный участок может быть механически слабым, поэтому в случае удара на его поглощение энергии оказывается отрицательное воздействие.
В некоторых вариантах выполнения способа верхний выступ имеет участок, смежный центральной секции первого стального профиля, а нижний выступ имеет участок, смежный центральной секции первого стального профиля, и участок, смежный центральной секции второго стального профиля.
В некоторых вариантах выполнения способ дополнительно включает, между этапами b) и c), этап, на котором соединяют второй ударопоглощающий элемент с первым стальным профилем.
В некоторых вариантах выполнения способ дополнительно включает этап, на котором соединяют вместе два участка первого ударопоглощающего элемента, который образует центральную соединительную секцию, при этом указанные два участка соединяют вместе посредством сварки. В некоторых из этих вариантов выполнения сварка содержит одно из: дистанционная лазерная сварка, дистанционная точечная сварка или сварка роликом.
В некоторых вариантах выполнения первый ударопоглощающий элемент соединяют с первым стальным профилем на вогнутой стороне первого стального профиля посредством сварка. В некоторых из этих вариантов выполнения сварка содержит дистанционную лазерную сварку или дистанционную точечную сварку.
В некоторых вариантах выполнения первый и второй стальные профили соединяют так, чтобы участок верхнего выступа был смежным центральной секции второго стального профиля. В некоторых из этих вариантов выполнения участок верхнего выступа, смежный центральной секции второго стального профиля, имеет секцию, комплементарную второму профилю, при этом указанный участок верхнего выступа соединен со вторым стальным профилем.
В некоторых вариантах выполнения участок нижнего выступа, смежный центральной секции второго стального профиля, имеет секцию, комплементарную второму профилю, при этом указанный участок нижнего выступа соединен со вторым стальным профилем.
В некоторых вариантах выполнения каждый из первого и второго стальных профилей имеет Ω-образное (т.е. в виде заглавной буквы Омега) сечение.
В некоторых вариантах выполнения центральная соединительная секция является прямолинейной и параллельной центральным секциям первого и второго профилей.
В некоторых вариантах выполнения секции верхнего и нижнего выступов, которые соединяют центральную соединительную секцию с участками, смежными центральным секциям первого и второго стальных профилей, являются прямолинейными.
В некоторых вариантах выполнения верхний и нижний выступы являются асимметричными в отношении центральной соединительной секции, так что верхняя сторона верхнего выступа и нижняя сторона нижнего выступа расходятся по направлению к первому стальному профилю.
В некоторых вариантах выполнения верхнюю сторону верхнего выступа и нижнюю сторону нижнего выступа изготавливают из двух линейных участков, параллельных и расположенных на одной и той же линии, отделенной изогнутым центральным участком.
В некоторых вариантах выполнения способ дополнительно включает установку второго ударопоглощающего элемента между центральной соединительной секцией и первым стальным профилем, и/или между центральной соединительной секцией и вторым стальным профилем.
В некоторых из этих вариантов выполнения, способ дополнительно включает этап, на котором соединяют второй ударопоглощающий элемент с первым стальным профилем или вторым стальным профилем посредством сварки.
В некоторых из этих вариантов выполнения сварка содержит дистанционную лазерную сварку или дистанционную точечную сварку.
В некоторых вариантах выполнения второй ударопоглощающий элемент имеет прямоугольное или квадратное сечение.
В некоторых вариантах выполнения второй ударопоглощающий элемент представляет собой мартенситную автомобильную сталь MS1200, MS1500 или MS1700.
В некоторых вариантах выполнения первый ударопоглощающий элемент представляет собой мартенситную автомобильную сталь MS1500 или MS1700.
В некоторых вариантах выполнения первый и второй профили изготавливают из HT1150.
В некоторых вариантах выполнения конструкция порога выполнена с возможностью иметь первый стальной профиль, обращенный наружу от транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве. В этих вариантах выполнения второй стальной профиль обращен внутрь, т.е. по направлению к кабине транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
В некоторых других вариантах выполнения конструкция порога выполнена с возможностью иметь второй стальной профиль, обращенный наружу от транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве. В этих вариантах выполнения первый стальной профиль обращен внутрь, т.е. по направлению к кабине транспортного средства, когда конструкция порога установлена на транспортном средстве.
В некоторых вариантах выполнения способ дополнительно включает этап, на котором устанавливают конструкцию порога на транспортное средство так, чтобы первый стальной профиль был обращен наружу от транспортного средства, а второй стальной профиль был обращен внутрь по направлению к кабине транспортного средства. В некоторых других вариантах выполнения, способ дополнительно включает этап, на котором устанавливают конструкцию порога на транспортное средство так, чтобы второй стальной профиль был обращен наружу от транспортного средства, а первый стальной профиль был обращен внутрь по направлению к кабине транспортного средства.
Преимущества, аналогичные тем, что описаны для первого аспекта изобретения, также применимы к этому аспекту изобретения.
Третий аспект изобретения относится к транспортному средству, содержащему первую конструкцию порога согласно первому аспекту изобретения на первой латеральной стороне транспортного средства, и вторую конструкцию порога согласно первому аспекту изобретения на второй латеральной стороне транспортного средства.
В некоторых вариантах выполнения транспортное средство представляет собой электрическое транспортное средство (т.е. EV) или гибридное транспортное средство с подзарядкой от электросети (т.е. PHEV).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для завершения описания и для того, чтобы иметь лучшее понимание изобретения, представлен набор чертежей. Указанные чертежи образуют образованную за одно целое часть описания, и иллюстрируют варианты выполнения изобретения, которые не должны интерпретироваться как ограничивающие объем изобретения, но лишь в качестве примеров того, как изобретение может быть осуществлено. Чертежи содержат следующие фигуры:
Фигура 1 схематично показывает сечение конструкции порога известного уровня техники.
Фигура 2 показывает, в перспективе, конструкцию порога известного уровня техники с Фигуры 1.
Фигуры 3-5 схематично показывают сечения конструкции порога в соответствии с вариантами выполнения.
Фигуры 6A-6E и 7A-7E показывают смоделированные процессы деформации двух конструкций порогов в соответствии с вариантами выполнения.
Фигура 8 схематично показывает узел конструкции порога в соответствии с вариантом выполнения.
Фигура 9 показывает практический вариант выполнения изобретения в виде боковых компонентов рамы для защиты батарей от бокового удара.
Фигура 10 показывает оптимальное расположение батарей в раме, проиллюстрированной на Фигуре 9, где показано пространство между батареями и пороговой балкой по изобретению, так, что она может деформироваться внутрь без повреждения батареи.
Фигура 11A схематично показывает сечение конструкции порога в соответствии с вариантом выполнения.
Фигура 11B схематично показывает вид в перспективе конструкции порога в соответствии с вариантом выполнения.
Фигуры 12A, 12B и 12C схематично показывают другие виды в перспективе конструкции порога в соответствии с вариантом выполнения.
На фигурах 12A и 12B первый стальной профиль 1 не показан, чтобы лучше видеть внутреннюю часть конструкции порога.
ОПИСАНИЕ ПУТЕЙ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фигура 1 схематично показывает сечение конструкции 50 порога известного уровня техники для транспортного средства.
Конструкция 50 порога включает внешнюю часть или конструкцию, образованную двумя пластинами 51, 52, соединенными вместе так, чтобы иметь полость или канал, и внутреннюю часть или конструкцию 53, которая представляет собой часть или конструкцию, которая поглощает большую часть энергии в ударе.
Опорные оси проиллюстрированы на Фигуре 1: L для продольной оси, T для поперечной оси, и V для вертикальной оси. Также, стрелки, указывающие путь нагрузки, и то, как энергия поглощается конструкцией 50 порога, показаны на Фигуре 1 с целью иллюстрации.
Когда происходит столкновение, например, когда автомобиль ударяет или врезается в конструкцию 50 порога, следуя за направлением самой верхней стрелки, особенно во внешнюю пластину 51 (т.е. пластину, обращенную наружу, когда конструкция 50 порога установлена на транспортном средстве) внешней части или конструкции, энергия столкновения частично поглощается внешней пластиной 51, но большая часть энергии поступает на внутреннюю часть или конструкцию 53. Энергия передается и поглощается ребрами внутренней части или конструкции 53, как показано стрелками. Поскольку ребра образуют, вместе со стенкой внутренней части или конструкции 53, неровные края, а именно, они не образуют плавных переходов, то такие краевые разрывы отрицательно влияют на способности поглощать энергию внутренней части или конструкции 53 и, таким образом, способности поглощать энергию конструкции 50 порога. Это происходит потому, что, поскольку внутренняя часть или конструкция 53 деформируется вследствие удара, она механически выдерживает силы меньшей интенсивности (несмотря на то, что оставшаяся энергия удара должна быть поглощена), и форма внутренней части или конструкции 53 становится менее эффективной для поглощения энергии.
Как только внутренняя часть или конструкция 53 ломается, конструкция 50 порога не может поглощать большую часть энергии, следовательно, оставшаяся энергия передается другим частям транспортного средства, например, элементам батареи, если транспортное средство представляет собой EV или PHEV.
Фигура 2 показывает, в перспективе, конструкцию 50 порога известного уровня техники с Фигуры 1.
Как можно понять, конструкция 50 порога продолжает длину по оси L; при установке на транспортном средстве длина конструкции 50 порога покрывает часть стороны транспортного средства.
В дополнение к вышеупомянутым ограничениям, описанным со ссылкой на Фигуру 1, производство внутренней части или конструкции 53 посредством экструзии приводит к тому, что процесс изготовления конструкции 50 порога не является эффективным по затратам. Кроме того, легко заметить, что конструкция 50 порога демонстрирует значительный вес из-за сложной формы внутренней части или конструкции 53, которая изготовлена из металла, тем самым увеличивая общий вес транспортного средства.
Фигура 3 схематично показывает сечение конструкции R1 порога в соответствии с вариантом выполнения.
Конструкция R1 порога содержит первый стальной профиль 1 и второй стальной профиль 2, оба из которых продолжаются вдоль оси L, тем самым имея продольный размер; при установке на транспортном средстве продольный размер конструкции R1 порога покрывает часть стороны транспортного средства. Первый и второй стальные профили 1, 2 могут быть стальными пластинами или элементами в виде стальной пластины, которые, например, изготовлены из HT1150.
Первый и второй стальные профили 1, 2 расположены так, что их вогнутости устанавливают канал CH в конструкции R1 порога.
С этой целью первый или верхний соединительный фланец 11 первого стального профиля 1 соединяют с первым или верхним соединительным фланцем 12 второго стального профиля 2, а второй или нижний соединительный фланец 21 первого стального профиля 1 соединяют со вторым или нижним соединительным фланцем 22 второго стального профиля 2. Между первыми или верхними соединительными фланцами 11, 12 и вторыми или нижними соединительными фланцами 21, 22 первого и второго стальных профилей 1, 2, имеются центральные секции 13, 23, которые предпочтительно, но не обязательно, по существу параллельны (образуя угол между -15° и 15°, при этом конечные точки содержатся в этом диапазоне) указанным фланцам 11, 12, 21, 22; также, предпочтительно центральные секции 13, 23 по существу продолжаются (образуя угол между -15° и 15°, при этом конечные точки содержатся в этом диапазоне) вдоль оси V. Когда конструкция R1 порога установлена на транспортном средстве, ось V по существу соответствует вертикальному направлению транспортного средства. Таким образом, фланцы 11, 12, 21, 22 и центральные секции 13, 23 установлены так, что в каждом первом и втором стальных профилях 1, 2 определены вогнутости. В этом варианте выполнения первый и второй стальные профили установлены так, что каждый из них демонстрирует форму Ω.
Конструкция R1 порога дополнительно включает, внутри канала CH, первый ударопоглощающий элемент 3, который представляет собой замкнутый стальной профиль, который также продолжается вдоль оси L. Первый ударопоглощающий элемент 3 предпочтительно устанавливают деформацией заготовки в трубчатое тело или профиль в форму, имеющую первый или верхний выступ 31, второй или нижний выступ 32, и центральную соединительную секцию 33. Деформация трубчатого тела или профиля может осуществляться посредством пресса, например. Поскольку трубчатое тело или профиль является непрерывным и замкнутым телом, то полученный первый ударопоглощающий элемент 3 является замкнутым стальным профилем.
Первый или верхний выступ 31 находится ближе к первым или верхним соединительным фланцам 11, 12, чем ко вторым или нижним соединительным фланцам 21, 22 первого и второго стальных профилей 1, 2, тогда как второй или нижний выступ 32 находится ближе ко вторым или нижним соединительным фланцам 21, 22, чем к первым или верхним соединительным фланцам 11, 12 первого и второго стальных профилей 1, 2. Первый или верхний выступ 31 и второй или нижний выступ 32 предпочтительно, но не обязательно, имеют одинаковые или аналогичные размеры (т.е. площадь внутри сечения одного выступа равна площади внутри сечения другого выступа или равна от 80% до 120% площади внутри сечения другого выступа) так, что поглощение энергии конструкции R1 порога улучшается.
Первый участок 311 первого или верхнего соединительного фланца 31 является смежным центральной секции 13 первого стального профиля 1, а первый участок 321 второго или нижнего соединительного фланца 32 также является смежным центральной секции 13. В этом варианте выполнения второй участок 312 первого или верхнего соединительного фланца 31 является смежным центральной секции 23 второго стального профиля 2, а второй участок 322 второго или нижнего соединительного фланца 32 также является смежным центральной секции 23 второго стального профиля 2. Каждая из первой или верхней стороны 313 первого или верхнего выступа 31 и первой или нижней стороны 323 второго или нижнего выступа 32 имеет два линейных параллельных участка, которые расположены на той же линии, отделенной изогнутым центральным участком 314, 324.
Как видно на Фигуре 3, первый или верхний выступ 31 и второй или нижний выступ 32 являются асимметричными в отношении центральной соединительной секции 33 так, что первая или верхняя сторона 313 первого или верхнего выступа 31 и первая или нижняя сторона 323 второго или нижнего выступа 32 расходятся по направлению первому стальному профилю 1.
В этом варианте выполнения вторые участки 312, 322 каждого первого или верхнего выступа 31 и второго или нижнего выступа 32 имеют секцию, которая комплементарна второму стальному профилю 2. Обеспечение такой секции дополнительно улучшает способности поглощать энергию конструкции R1 порога армированием объединения между первым ударопоглощающим элементом 3 и вторым стальным профилем 2. Кроме того, в этом варианте выполнения, указанные вторые участки 312, 322 соединены со вторым стальным профилем 2, например, посредством сварки, которая также армирует указанное объединение.
В этом варианте выполнения первый стальной профиль 1 обращен наружу, когда конструкция R1 порога установлена на транспортном средстве, таким образом, второй стальной профиль 2 обращен внутрь транспортного средства, когда конструкция R1 порога установлена на транспортном средстве. Первый стальной профиль 1 может быть частью панели порога транспортного средства, или он может быть покрыт панелью порога.
Фигура 4 схематично показывает сечение конструкции R2 порога в соответствии с вариантом выполнения.
Конструкция R2 порога аналогична конструкции R1 порога с Фигуры 3, но, в отличие от конструкции R1 порога, она дополнительно включает второй ударопоглощающий элемент 4, расположенный между первым стальным профилем 1 и первым ударопоглощающим элементом 3; дополнительно, второй ударопоглощающий элемент 4 соединен с первым стальным профилем 1, например посредством сварки.
Второй ударопоглощающий элемент 4 представляет собой замкнутый стальной профиль, сечение которого демонстрирует, например, но без ограничения, квадратную или прямоугольную форму. Второй ударопоглощающий элемент 4 поглощает часть энергии при получении удара от первого стального профиля 1, и, как только указанный ударопоглощающий элемент 4 ломается или деформируется из-за поглощения энергии, оставшаяся энергия должна поглощаться первым ударопоглощающим элементом 3.
Использование первого и второго ударопоглощающих элементов 3, 4 позволяет дополнительно или более гибко конфигурировать конструкцию R2 порога для того, чтобы она адаптировалась к различным аварийным требованиям.
Фигура 5 схематично показывает секцию конструкции R3 порога в соответствии с вариантом выполнения.
Конструкция R3 порога аналогична конструкции R2 порога с Фигуры 4, но, в отличии от конструкции R2 порога, оба, и первый ударопоглощающий элемент 3 и второй ударопоглощающий элемент 4, расположены перевернутыми в отношении оси T. Соответственно, второй ударопоглощающий элемент 4 расположен между первым ударопоглощающим элементом 3 и вторым стальным профилем 2, и соединен с последним 2, а не с первым стальным профилем 1; и первый ударопоглощающий элемент 3 расположен так, что, в частности, первая или верхняя сторона 313 первого или верхнего выступа 31 и первая или нижняя сторона 323 второго или нижнего выступа 32 расходится по направлению ко второму стальному профилю 2, вместо первого стального профиля 1.
Первый ударопоглощающий элемент 3 конструкции R3 порога имеет участок первого или верхнего выступа и/или участок второго или нижнего выступа, соединенный с первым стальным профилем 1, а не со вторым стальным профилем 2.
По сравнению с конструкцией порога известного уровня техники, такой как на Фигурах 1-2, канал конструкций R1-R3 порога с Фигур 3-5 заполнен меньшим количеством материала, но при этом поглощение энергии конструкций R1-R3 порога не снижается, как показано на Фигурах 6A-6E и 7A-7E, благодаря конструкции первого ударопоглощающего элемента 3 и второго ударопоглощающего элемента 4 (в конструкциях R2-R3 порога) и расположению различных частей конструкций R1-R3 порога.
Фигуры 6A-6E показывают смоделированный процесс деформации конструкции R2 порога с Фигуры 4, при этом процесс деформации смоделирован с помощью анализа методом конечных элементов. В частности, Фигура 6A показывает конструкцию R2 порога до ударного или аварийного события, Фигуры 6B-6D показывают, как конструкция R2 порога поглощает энергию, когда она деформируется, и Фигура 6E показывает конструкцию R2 порога после ударного или аварийного события.
Столкновение происходит с левосторонней большей части конструкции R2 порога, где расположен первый стальной профиль 1. Как видно на Фигурах 6B-6D, поскольку оба, и первый и второй ударопоглощающие элементы 3, 4, имеют гладкие скругленные края, то поэтому, пластическая деформация, которой они подвергаются, достигает значительного поглощения энергии.
На Фигуре 6B можно видеть, что первый ударопоглощающий элемент 3 начинает поглощать энергию с участков обоих, как первого или верхнего выступа 31, так и второго или нижнего выступа 32, при их контакте с первым стальным профилем 1 во время удара или аварии; также, второй ударопоглощающий элемент 4 начинает поглощать энергию в средней части конструкции R2 порога, таким образом, энергия удара распределяется по обоим ударопоглощающим элементам 3, 4. В средней части большое количество энергии сначала поглощается вторым ударопоглощающим элементом 4, поскольку он деформируется при поддержке центральной соединительной секции первого ударопоглощающего элемента 3, как показано на Фигуре 6C, что приводит к передаче энергии первому ударопоглощающему элементу 3 в центральной соединительной секции для ее поглощения. В то же время, первый или верхний выступ 31 и второй или нижний выступ 32 первого ударопоглощающего элемента 3 деформируются так, что их участки, смежные второму стальному профилю 2, становятся больше, тем самым приобретая форму для дополнительного поглощения энергии.
Как показано на Фигуре 6C кругом, участок второго или нижнего выступа 32 ломается и, следовательно, указанный участок сплющивается, но как видно на Фигурах 6D и 6E, оставшийся участок второго или нижнего выступа 32 не полностью сплющивается, тем самым поглощая часть оставшейся энергии по меньшей мере до тех пор, пока оставшийся участок сломается, как показано кругом на Фигуре 6D. Первый или верхний выступ 31 первого ударопоглощающего элемента 3 деформируется, но не ломается, как представлено с помощью эллипса, как видно на Фигурах 6D-6E.
Фигуры 7A-7E показывают смоделированный процесс деформации конструкции R1 порога с Фигуры 3, при этом процесс деформации смоделирован с помощью анализа методом конечных элементов. В частности, Фигура 7A показывает конструкцию R1 порога до ударного или аварийного события, Фигуры 7B-7D показывают, как конструкция R1 порога поглощает энергию, когда она деформируется, и Фигура 7E показывает конструкцию R1 порога после ударного или аварийного события.
Столкновение происходит с левосторонней большей части конструкции R1 порога, где расположен первый стальной профиль 1.
Как видно на Фигурах 7B-7D, первый ударопоглощающий элемент 4 имеет гладкие скругленные края, и, поэтому, пластическая деформация, которой он подвергается, достигает значительного поглощения энергии.
На Фигуре 7B можно видеть, что первый ударопоглощающий элемент 3 начинает поглощать энергию от участков обоих, как первого или верхнего выступа 31, так и второго или нижнего выступа 32, когда они контактируют с первым стальным профилем 1 во время удара или аварии; центральная соединительная секция способствует увеличению участков первого или верхнего выступа 31 и второго или нижнего выступа 32, которые являются смежными второму стальному профилю 2.
Как показано на Фигуре 7C кругом, участок второго или нижнего выступа 32 способен выдерживать поглощение энергии без поломки. По мере продвижения поглощения энергии, как показано на Фигуре 7D, центральная соединительная секция контактирует с первым стальным профилем 1, тем самым дополнительно поглощая энергию, в то время как первый или верхний выступ 32 деформируется (проиллюстрировано с помощью эллипса), но поглощает также энергию.
Фигура 8 схематично показывает узел конструкции порога в соответствии с вариантом выполнения.
Конструкция порога снабжена первым стальным профилем 1 и вторым стальным профилем 2, которые соединены вместе так, что образуют канал. Конструкция порога дополнительно снабжена первым ударопоглощающим элементом 3 и вторым ударопоглощающим элементом в виде второго ударопоглощающиго элемента 4, описанного со ссылкой на варианты выполнения с Фигур 4 и 5; каждый из этих ударопоглощающих элементов 3, 4 находятся внутри канала. В частности, дополнительный ударопоглощающий элемент 4 расположен между первым ударопоглощающим элементом 3 и первым стальным профилем 1.
Фигура 9 показывает применение изобретения в виде боковых компонентов R защитной рамы батарей электрического транспортного средства. В середине находится структурная батарея B, армированная для того, чтобы выдерживать силы и избегать повреждения батареи. Рама устанавливает дополнительную защиту батареи, снабжением во всех аварийных ситуациях максимального поглощения энергии и минимального проникновения батареи.
Фигура 10 показывает расположение батареи B относительно рамы. В частности, можно видеть три зоны, одна, соответствующая расположению пороговой балки (зона поглощения порога), пространство, предназначенное для армирования батареи (зона жесткости батареи) и площадь, расположенная между обоими (зона поглощения батареи), предназначенные для того, чтобы быть занятыми пороговой балкой R, когда она деформируется из-за латерального удара, указанного стрелкой входа силы.
Фигуры 11A и 11B раскрывают различные виды того же варианта выполнения конструкции R4 порога, в которой первая пластина 41 и вторая пластина 42 поддерживают первый ударопоглощающий элемент 3.
Первая пластина 41 содержит изогнутый участок, соединяющий верхний участок, продолжающийся в вертикальном направлении V, и нижний участок, продолжающийся в поперечном направлении. Верхний участок первой пластины 41 прикреплен между верхним соединительным фланцем 12 второго профиля 2 и верхним соединительным фланцем 11 первого профиля 1. Это крепление может быть достигнуто, например, посредством сварки верхнего участка первой пластины 41 с верхним соединительным фланцем 12 и верхним соединительным фланцем 11. Нижний участок первой пластины 41 прикреплен к линейному участку верхней стороны 313 верхнего выступа 31. Это крепление может быть достигнуто, например, посредством сварки нижнего участка первой пластины 41 с линейным участком верхней стороны 313 верхнего выступа 31.
Вторая пластина 42 содержит изогнутый участок, соединяющий нижний участок, продолжающийся в вертикальном направлении, и верхний участок, продолжающийся в поперечном направлении. Нижний участок второй пластины 42 прикреплен между нижним соединительным фланцем 22 второго профиля 2 и нижним соединительным фланцем 21 первого профиля 1. Это крепление может быть достигнуто, например, посредством сварки нижнего участка второй пластины 42 с нижним соединительным фланцем 22 и нижним соединительным фланцем 21. Верхний участок второй пластины 42 прикреплен к линейному участку нижней стороны 323 нижнего выступа 32. Это крепление может быть достигнуто, например, посредством сварки верхнего участка второй пластины 42 с линейным участком нижней стороны 323 нижнего выступа 32.
Изогнутый центральный участок 314 верхнего выступа 31 отделяет линейные участки верхней стороны 313 верхнего выступа 31 так, что линейный участок находится ближе к первому профилю 1, чем другой линейный участок, который находится ближе ко второму профилю 2. Изогнутый центральный участок 324 нижнего выступа 32 отделяет линейные участки нижней стороны 323 нижнего выступа 32 так, что линейный участок находится ближе к первому профилю 1, чем другой линейный участок, который находится ближе ко второму профилю 2. Нижний участок первой пластины 41 может быть прикреплен к линейному участку верхнего выступа 31, который находится ближе к первому профилю 1. Верхний участок второй пластины 42 может быть прикреплен к линейному участку нижнего выступа 32, который находится ближе ко второму профилю 2.
В случае, когда части, подлежащие соединению, изготовлены из материла, отличающегося от стали, пластины также могут соединяться винтами, болтами или эквивалентными отдельными элементами.
Фигуры 12A, 12B и 12C показывают различные схематичные виды варианта выполнения конструкции R5 порога, содержащие группу первых пластин 41 и группу вторых пластин 42. Нижний участок первых пластин 41 может быть прикреплен к линейному участку верхнего выступа 31, который находится ближе к первому профилю 1 (не показан), чем ко второму профилю 2. Верхний участок вторых пластин 42 может быть прикреплен к линейному участку нижнего выступа 32, который находится ближе ко второму профилю 2, чем к первому профилю 1 (не показан).
Конструкция R5 порога содержит три первые пластины 41: одна расположена в передней части конструкции R5 порога, другая расположена в задней части конструкции R5 порога, а другая между ними. Конструкция R5 порога содержит две вторые пластины 42: одна расположена в передней части конструкции R5 порога, а другая расположена в задней части конструкции R5 порога. Первая пластина 41 и вторая пластина 42 передней части конструкции R5 порога может быть расположена в одной и той же вертикали. Первая пластина 41 и вторая пластина 42 задней части конструкции R5 порога может быть расположена в одной и той же вертикали.
В этом тексте термин “содержит” и его производные (такие как “содержащий”, и т.д.) не должны пониматься в смысле исключения, то есть, эти термины не должны интерпретироваться как исключающие возможность того, что то, что описано и определено, может содержать дополнительные элементы, этапы, и т.д.
С другой стороны, изобретение очевидно не ограничено конкретным вариантом (вариантами) выполнения, описанным в настоящем документе, но также охватывает любые вариации, которые могут быть рассмотрены любым специалистом в области техники (например, в отношении выбора материалов, размеров, компонентов, конфигурации, и т.д.), в пределах общего объема изобретения, как определено в формуле изобретения.