КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВАНИЯ АВТОМОБИЛЯ
CAR BODY BED STRUCTURE

Изобретение относится к конструкции основания автомобиля.
Из DE 20023723 U1 известна конструкция основания автомобиля, содержащая проходящий в его продольном направлении центральный туннель и проходящие с обеих его сторон, образующие пол салона панели. Последние разделены соответственно на передние и задние листы пола. Для достижения высокой крутильной жесткости, а в случае лобового столкновения - оптимального силового ввода в примыкающую конструкцию кузова в упомянутой публикации предложено объединить соединительные элементы передних и задних листов пола в проходящий поперек центрального туннеля полый несущий блок. Поскольку описанная в упомянутой публикации конструкция основания незаметно выходит вперед и назад за пределы салона, остается открытым вопрос, как возникающие при лобовом столкновении силы могут быть введены в конструкцию основания так, чтобы они могли оттуда направляться дальше в конструкцию кузова.
Задачей изобретения является создание конструкции основания автомобиля, которая позволила бы в случае лобового столкновения рассеять большие количества энергии и при этом избежать чрезмерной, угрожающей пассажирам деформации салона.
Эта задача решается, согласно изобретению, за счет того, что у конструкции основания автомобиля, содержащей проходящий в его продольном направлении центральный туннель и проходящие с обеих его сторон панели, два выступающих за передний край панелей лонжерона выполнены соответственно за одно целое с двумя ветвями, из которых внутренняя ветвь проходит по одной из панелей к центральному туннелю, а внешняя ветвь соединена с внешним швеллером, проходящим по обращенному от центрального туннеля краю одной из панелей. Силы сплющивания, передаваемые в случае столкновения на один из лонжеронов, вводятся в этой конструкции основания, с одной стороны, в центральный туннель, а, с другой стороны, - во внешний швеллер, т.е. силы распределяются по тем участкам конструкции основания, которые обладают наибольшей нагружаемостью.
Ветви проходят преимущественно, в основном, под прямым углом к лонжеронам.
Согласно одному предпочтительному варианту, ветви выполнены в сечении шляпообразными с краевыми ребрами, закрепленными на панелях с образованием полости. За счет того, что краевые ребра закреплены на панелях, ветви с панелями образуют высоконагружаемые, изгибно-прочные полые профили.
Чтобы повысить нагружаемость центрального туннеля при столкновении, может быть предусмотрен, по меньшей мере, один элемент жесткости, который проходит в продольном направлении центрального туннеля и ограничивает с ним, по меньшей мере, одну, проходящую в продольном направлении полость.
Согласно одному предпочтительному варианту, каждый такой элемент жесткости расположен с одной стороны центрального туннеля, а ограниченная элементом жесткости полость проходит вдоль кромки, на которой взаимостыкуются центральный туннель и соседняя с ним с этой стороны панель. Таким образом, полость располагается, в основном, на той же высоте, что и упомянутые ветви, а передаваемая ими при столкновении сила может быть эффективно введена в центральный туннель и элемент жесткости.
Чтобы не ограничить имеющееся в распоряжении в салоне место, элемент жесткости присоединен к панели преимущественно снизу.
Элемент жесткости может быть изготовлен в виде отдельной детали и установлен на панели и центральном туннеле. Особенно рациональной в изготовлении является, однако, конструкция основания, у которой элемент жесткости выполнен за одно целое с центральным туннелем. Тогда внешний край элемента жесткости может быть закреплен на нижней стороне соседней панели, а внутренний край панели - на боковой стороне центрального туннеля.
По меньшей мере, одна из панелей разделена преимущественно на передний и задний листы пола, а также средний лист пола, расположенный между ними на более высоком уровне. При этом листы пола могут быть выполнены в виде отдельных, соединяемых между собой деталей или в виде участков цельной панели. Передние и задние листы пола могут образовывать соответственно пространство для ног у передних и задних сидений, тогда как средний лист пола располагается под передним сиденьем.
Элемент жесткости проходит преимущественно целиком от переднего листа пола к заднему, чтобы компенсировать повышенную за счет разных уровней листов пола податливость панели под воздействием сплющивающей продольной силы.
Если панель выполнена из нескольких частей, то преимущественно средний лист пола имеет на своих переднем и заднем краях лежащие на уровне переднего и заднего листов пола крепежные полки, тогда как, по меньшей мере, на одном боковом краю образована лежащая на более высоком уровне крепежная полка для соединения с центральным туннелем или одним из внешних швеллеров.
Для упрощения сборки внешний швеллер имеет, по меньшей мере, один первый заплечик, на котором закреплены передний и задний листы пола, а также второй заплечик, на котором закреплен средний лист пола. Заплечики ориентированы преимущественно горизонтально или, в основном, горизонтально и выполнены длиннее, чем закрепленные на них полки листов пола, благодаря чему могут быть компенсированы возможные допуски размеров в продольном направлении.
Для придания конструкции основания дополнительной жесткости может быть предусмотрен швеллерный элемент жесткости, который имеет внутренний край, закрепленный на нижней стороне переднего, среднего и заднего листов пола, и внешний край, закрепленный на внешнем швеллере, преимущественно на третьем заплечике под первым и вторым заплечиками.
Такой конструктивный элемент, как топливный бак, фильтр ОГ, катализатор ОГ или глушитель, может быть размещен предпочтительно в ограниченной средним листом пола, открытой вниз нише.
Для защиты такого конструктивного элемента от повреждения лежащими на проезжей части предметами соединенные с выступающими лонжеронами ветви преимущественно закреплены на нижней стороне передних листов пола и выдаются вниз дальше, чем конструктивный элемент, благодаря чему в контакт с таким препятствием вступают они, а не он.
Другие признаки и преимущества изобретения приведены в нижеследующем описании примеров его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:
- фиг.1: перспективный вид сверху центральной части конструкции основания автомобиля;
- фиг.2: перспективный вид центральной части наискось снизу;
- фиг.3: вид передних и задних частей конструкции основания в той же перспективе, что и центральная часть из фиг.1;
- фиг.4: центральная, передняя и задняя части в собранном состоянии;
- фиг.5: сечение конструкции основания на высоте среднего листа пола;
- фиг.6: аналогичное фиг.5 сечение на высоте заднего листа пола;
- фиг.7: схематичный продольный разрез центральной части конструкции основания из фиг.1 и 2.
На фиг.1 наискось сзади изображен перспективный вид центральной части конструкции основания. Нормальное направление движения автомобиля обозначено стрелкой Р и проходит параллельно центральному или трансмиссионному туннелю 1. С обеих его сторон проходят панели 2, состоящие в данном случае соответственно из трех элементов - переднего 3, среднего 4 и заднего 5 листов пола. Листы 3, 5 образуют пространство для ног соответственно у переднего и заднего рядов сидений и выполнены, в основном, плоскими.
Средний лист 4 пола имеет, в основном, вертикальные передние 6 и задние 7 боковые стороны, а также, в основном, горизонтальный средний участок 8 между ними, лежащий на несколько сантиметров выше, чем примыкающие листы 3, 5, и приблизительно на одной высоте с верхней стороной 9 центрального туннеля 1. Отогнутые от боковых сторон 6, 7 среднего листа 4 горизонтальные полки 10 (на фиг.1 показаны только задние) приварены к соседним листам 3, 5. Обращенная к середине автомобиля полка 11 каждого среднего листа 4 заходит на верхнюю сторону 9 центрального туннеля 1 и сварена с ней. Противоположная полке 11 внешняя полка 12 приварена к верхнему заплечику 13 внутреннего швеллерного профиля 14. От внешнего швеллерного профиля 15, предназначенного для приваривания к образующим верхние и нижние края внутреннего швеллерного профиля 14 полкам 16 и образования вместе с ним проходящего под дверями автомобиля швеллера, на фиг.1 показан только короткий отрезок.
Средние листы 4 пола несут по два удерживающих элемента 17, предназначенных для монтажа на них рельсов (не показаны), по которым в продольном направлении автомобиля перемещаются водительское сиденье и пассажирское сиденье рядом с водителем. Изготовленные глубокой вытяжкой целиком из листовой стали удерживающие элементы 17 имеют, в основном, форму удлиненных прямоугольных коробов, чья нижняя сторона открыта и окружена крепежной полкой, одна часть 18 которой приварена к среднему участку 8, а другая часть 38 - к верхней стороне 9 центрального туннеля 1 или к заплечику 13 внутреннего швеллерного профиля 14, закрывая одну из полок 11 или 12 среднего листа 4 пола. Таким образом, удерживающие элементы 17 значительно способствуют продольной жесткости средних листов 4 пола.
Жесткость последних против кручения или поперечной нагрузки повышена, кроме того, за счет выдавленных гофров 19, проходящих между двумя удерживающими элементами 17 каждого среднего листа 4 пола.
На фиг.2 изображен перспективный вид той же центральной части конструкции основания, что и на фиг.1, однако наискось снизу, причем стрелкой Р также обозначено направление движения автомобиля. Передний участок центрального туннеля 1 между передними листами 3 пола имеет известным образом перевернутое U-образное сечение с центральной верхней стороной 9 и проходящими от ее продольных краев круто вниз боковыми сторонами 20, от нижних краев которых отогнуто по одной узкой привариваемой полке 21 для крепления передних листов 3 пола. На высоте средних листов 4 пола боковые стороны 20 центрального туннеля 1 продолжены вниз за плоскость привариваемых полок 21 и формованы в открытые вверх желобки 22, которые проходят от заднего края переднего листа 3 пола по среднему 4 и заднему 5 листам. По всей длине каждого желобка 22 от его внешней боковой стороны 23 отогнут верхний край, образующий привариваемую полку 24, которая проходит по всей длине боковой стороны 23 и приварена к листам 3, 5 пола, а также к боковым сторонам 6, 7 и среднему участку 8 среднего листа 4 пола. Поскольку, как это более подробно описано ниже с помощью фиг.5, 6, все листы 3, 4, 5 пола одной и той же панели 2 имеют приваренный к обращенной к этой панели 2 боковой стороне 20 центрального туннеля 1 край, желобки 22 образуют вместе с закрывающими их вверху частями листов 3, 4, 5 пола две полые балки с обеих сторон центрального туннеля 1, которые значительно повышают его жесткость в продольном направлении.
На фиг.3 в той же перспективе, что и на фиг.1, изображена передняя 25 и задняя 26 части конструкции основания, которые предназначены для прочного соединения с изображенной на фиг.1 и 2 центральной частью. Задняя часть 26 образует заднюю часть пола салона, проходящего под задними сиденьями, и пол 27 багажника.
Передняя часть 25 включает в себя переднюю стенку 28, которая в окончательно собранном состоянии отделяет салон от моторного отсека, ниши 29 для передних колес и два лонжерона 30 шляпообразного сечения, открытого на заднем участке по эту сторону передней стенки 28 вверх, а на переднем участке по другую сторону передней стенки 28 - вбок. Передние концы лонжеронов 30 удерживают поперечный держатель бампера (не показан). От обращенных на фиг.3 к наблюдателю задних концов лонжеронов 30 в поперечном направлении автомобиля проходят по две ветви 31, 32. Лонжероны 30 и идущие от них ветви 31, 32 выполнены соответственно целиком из стальной листовой заготовки. Привариваемые полки 33, проходящие вдоль краев лонжеронов 30 и ветвей 31, 32, предназначены для приваривания к нижним сторонам передних листов 3 пола, в результате чего лонжероны 30 и ветви 31, 32 образуют с листами 3 пола в высокой степени жесткие профили замкнутого сечения. На свободных концах ветвей 31, 32 выполнены опорные поверхности 34, 35, плотно прилегающие снизу к боковым сторонам 20 центрального туннеля 1 и к внутренним швеллерным профилям 14 и обеспечивающие сваривание с ними на большой площади. Таким образом, сила, передаваемая бампером при лобовом столкновении на лонжероны 30, распределяется через ветви 31, 32, с одной стороны, по швеллерам 14, 15, а, с другой стороны, - по центральному туннелю 1 и охватывающим его с боков желобкам 22.
На фиг.4 в той же перспективе, что и на фиг.1-3, изображены отдельные части, соединенные в полную конструкцию основания. Вытянутый вверх передний край 36 двух передних листов 3 пола прочно соединен, с одной стороны, с передней стенкой 28, а, с другой стороны, - с примыкающими к ней колесными нишами 29. Внутренние швеллерные профили 14 соединены и сварены с выступающими присоединительными патрубками 37 заднего участка 26 (фиг.3).
На фиг.5 изображено схематичное сечение конструкции основания на высоте средних листов 4 пола. Их средние участки 8 лежат, в основном, на одной высоте с верхней стороной 9 центрального туннеля 1 и верхним заплечиком 13 внутренних швеллерных профилей 14. Полки 11, 12 среднего листа 4 пола, сваренные с верхней стороной 9 и внутренним швеллерным профилем 14, в основном, закрыты также приваренными крепежными полками 38 удерживающих элементов 17. Внешние боковые стороны 23 желобков 22 поддерживают средний лист 4 пола точно под крепежными полками 18. Два соседних со швеллером 14, 15 удерживающих элемента 17 поддерживаются на своей обращенной от швеллера стороне под листом 4 пола элементом жесткости 39 (см. также фиг.2), который проходит по той же длине, что и желобки, вдоль панелей 2 и швеллерных профилей 14 и имеет на своих продольных краях две полки 40, 41, причем полка 40 приварена к горизонтальному, в основном, заплечику 42 швеллерного профиля 14, а полка 41 - к каждому листу 3, 4, 5 панели 2. Элементы жесткости 39 и желобки 22 ограничивают открытые вниз ниши конструкции основания, в которых может быть размещен топливный бак 43, фильтр или катализатор 44 ОГ и т.п.
На фиг.6 изображено аналогичное фиг.5 сечение конструкции основания в проходящей через задние листы 5 пола плоскости. В то время как средние листы 4 пола закреплены посредством полок 11, 12, опирающихся сверху на верхнюю сторону 9 центрального туннеля 1 и на заплечик 13 швеллерного профиля 14, внешняя полка 45 заднего листа 5 пола приварена снизу к дополнительному, в основном, горизонтальному заплечику 46 швеллерного профиля 14. Внешняя боковая сторона 23 желобка 22 уменьшена по высоте по сравнению с фиг.5, однако и здесь имеет привариваемую полку 24, которая поддерживает лист 5 пола на расстоянии от его внутреннего края 47. Сам внутренний край 47 выполнен в виде отогнутой вверх полки, которая приварена к боковой стороне 20 центрального туннеля 1. Элемент жесткости 39 также приварен, с одной стороны, к заплечику 42, а, с другой стороны, - к нижней стороне листа 5 пола на расстоянии от его внешней полки 45.
Третье сечение в плоскости, проходящей через передние листы 3 пола конструкции основания, не показано, поскольку их крепление аналогично креплению задних листов 5 пола на фиг.6.
На фиг.7 изображен схематичный продольный разрез конструкции основания в плоскости VII-VII на фиг.5 и 6. Бак 43 заполняет здесь нишу под средним листом 4 пола, более плоскую нишу между элементом жесткости 39 и желобком 22 под задним листом 5 пола, а также нишу, образованную под задними сиденьями на заднем участке 26. Приваренные к нижней стороне переднего листа 3 пола ветви 31, 32 проходят чуть дальше вниз, чем дно бака 43, так что при наезде автомобиля на лежащий на проезжей части предмет он вступает в контакт с ветвями 31, 32, а не с защищенным ими баком 43.
Перечень ссылочных позиций
1 - центральный туннель
2 - панели
3 - передний лист пола
4 - средний лист пола
5 - задний лист пола
6 - передняя боковая сторона среднего листа пола
7 - задняя боковая сторона среднего листа пола
8 - средний участок среднего листа пола
9 - верхняя сторона слева
10 - горизонтальная полка
11 - полка
12 - внешняя полка
13 - заплечик
14 - внутренний швеллерный профиль
15 - внешний швеллерный профиль
16 - полка
17 - удерживающий элемент
18 - крепежная полка
19 - гофр
20 - боковая сторона центрального туннеля
21 - привариваемая полка
22 - желобок
23 - внешняя боковая сторона
24 - привариваемая полка
25 - передняя часть
26 - задняя часть
27 - грузовая поверхность
28 - торцевая стенка
29 - передняя колесная ниша
30 - лонжерон.
31 - ветвь
32 - ветвь
33 - привариваемая полка
34 - опорная поверхность
35 - опорная поверхность
36 - переднее колесо
37 - присоединительный патрубок
38 - крепежная полка
39 - элемент жесткости
40 - полка
41 - полка
42 - заплечик
43 - топливный бак
44 - катализатор
45 - внешняя полка
46 - заплечик
47 - внутренний край