КОНСТРУКЦИЯ КРЫШИ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ПАНЕЛИ КРЫШИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)
ROOF STRUCTURE FOR SUPPORTING ROOF PANEL OF VEHICLE (EMBODIMENTS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к усиливающим элементам для крыш транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортные средства проектируются с прицелом на снижение массы транспортного средства, но все преобладающие испытания транспортного средства должны быть удовлетворены, чтобы конструкция была приемлема. Одним из испытаний транспортного средства является FMVSS 214, которое является испытанием на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час. Наружная панель крыши может отделяться от опорной конструкции крыши в результате испытания, что было бы неудовлетворительным результатом испытания. Данное изобретение направлено на предоставление конструкции крыши, которая сопротивляется отделению наружной панели крыши от опорной конструкции крыши при испытании на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час.
Эта задача и другие задачи препоручены данному изобретению, как обобщено ниже.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложена конструкция крыши для поддержания панели крыши транспортного средства, содержащая:
поперечную переднюю балку крыши;
поперечную заднюю дугу крыши, дистанцированную назад от передней балки крыши;
правый лонжерон крыши и левый лонжерон крыши, продолжающиеся между передней балкой крыши и дугой крыши на противоположных боковых сторонах крыши; и
раскосный элемент, прикрепленный к углу, образованному дугой крыши и одним лонжероном крыши, и прикрепленный к центральной части передней балки крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой раскос является раскосным элементом водительской стороны, прикрепленным к левому лонжерону крыши, при этом конструкция крыши дополнительно содержит раскосный элемент пассажирской стороны, прикрепленный к правому лонжерону крыши и дуге крыши, и которые продолжаются до центральной части передней балки крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой раскос образует имеющий треугольную форму усиливающий элемент, включающий в себя раскосный элемент, часть передней балки крыши между центральной линией конструкции крыши и часть одного из лонжеронов крыши, расположенных между дугой крыши и передней балкой крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой имеющий треугольную форму усиливающий элемент сопротивляется деформации конструкции крыши, вызывающей диагональное удлинение конструкции крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, дополнительно содержащая панель дверного проема, которая продолжается вокруг двери, при этом панель дверного проема присоединена к средней стойке кузова и прикреплена к одному из лонжеронов крыши и дуге крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой передняя балка крыши присоединена к одному из лонжеронов крыши кронштейном, расположенным смежно передней стойке кузова транспортного средства.
В одном из вариантов предложена конструкция, дополнительно содержащая продолжающуюся продольно центральную опорную балку крыши, которая продолжается от центрального местоположения на дуге крыши до центрального местоположения на передней балке крыши, при этом раскосный элемент прикреплен к передней балке крыши смежно центральной опоре крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой панель крыши остается прикрепленной к конструкции крыши при боковом столкновении с имеющим форму столба препятствием.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой передняя балка крыши является смежной ветровому стеклу.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой передняя балка расположена ближе к ветровому стеклу, чем задняя дуга крыши.
В одном из дополнительных аспектов предложена конструкция крыши для поддержания панели крыши транспортного средства, содержащая:
продолжающуюся поперечно верхнюю балку ветрового стекла в передней части конструкции крыши;
продолжающуюся поперечно дугу крыши, дистанцированную назад от верхней балки ветрового стекла;
правый лонжерон крыши и левый лонжерон крыши, продолжающиеся между верхней балкой ветрового стекла и дугой крыши на противоположных боковых сторонах панели крыши; и
раскосный элемент пассажирской стороны, прикрепленный к углу, образованному дугой крыши и правым лонжероном крыши, и продолжающийся до центральной части верхней балки ветрового стекла;
раскосный элемент водительской стороны, прикрепленный к углу, образованному дугой крыши и левым лонжероном крыши, и продолжающийся до центральной части верхней балки ветрового стекла, и
продолжающуюся продольно центральную опорную балку крыши, которая присоединена к центральному местоположению на дуге крыши и присоединена к центральному местоположению на верхней балке ветрового стекла, при этом каждый раскосный элемент прикреплен к верхней балке ветрового стекла смежно центральной опоре крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой каждый из раскосов образует имеющий треугольную форму усиливающий элемент, включающий в себя один из раскосных элементов, часть верхней балки ветрового стекла между центральной линией конструкции крыши и часть одного из лонжеронов крыши, расположенных между дугой крыши и верхней балкой ветрового стекла.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой имеющие треугольную форму усиливающие элементы выполнены с возможностью сопротивления деформации конструкции крыши, вызывающей диагональное удлинение конструкции крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, дополнительно содержащая первую панель дверного проема и вторую панель дверного проема, при этом внутренняя панель дверного проема прикреплена к одной из продольных балок крыши и дуге крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой верхняя балка ветрового стекла присоединена к одному из лонжеронов крыши кронштейном, расположенным смежно передней стойке кузова кабины грузового автомобиля.
В одном из вариантов предложена конструкция, дополнительно содержащая продолжающуюся продольно центральную опорную балку крыши, которая продолжается от центрального местоположения на дуге крыши до центрального местоположения на верхней балке ветрового стекла, при этом каждый из раскосных элементов прикреплен к верхней балке ветрового стекла смежно центральной опоре крыши.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена конструкция крыши для поддержания панели крыши транспортного средства, содержащая:
продолжающуюся поперечно переднюю балку крыши в передней части конструкции крыша;
продолжающуюся поперечно дугу крыши, дистанцированную назад от передней балки крыши;
правый лонжерон крыши и левый лонжерон крыши, продолжающиеся между передней балкой крыши и дугой крыши на противоположных боковых сторонах панели крыши;
продолжающуюся продольно центральную опорную балку крыши, которая продолжается от центрального местоположения на дуге крыши до центрального местоположения на передней балке крыши; и
раскос, продолжающийся между передней балкой крыши и дугой крыши и между одним из лонжеронов крыши и центральной опорной балкой крыши для обеспечения:
первой треугольной усиливающей конструкции, включающей в себя переднюю балку крыши, раскосный элемент и один из лонжеронов крыши, и
второй треугольной усиливающей конструкции, включающей в себя переднюю балку крыши, раскосный элемент и центральную опору крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой раскос является раскосным элементом водительской стороны, прикрепленным к левому лонжерону крыши, при этом конструкция крыши дополнительно содержит раскосный элемент пассажирской стороны, продолжающийся между передней балкой крыши и дугой крыши, и между правым лонжероном крыши и центральной опорной балкой крыши для обеспечения:
третьей треугольной усиливающей конструкции, включающей в себя переднюю балку крыши, раскосный элемент и правый лонжерон крыши, и
четвертой треугольной усиливающей конструкции, включающей в себя переднюю балку крыши, раскосный элемент и центральную опору крыши.
В одном из вариантов предложена конструкция, в которой треугольная усиливающая конструкция сопротивляется диагональному удлинению конструкции крыши.
Вышеприведенные аспекты настоящего изобретения и другие аспекты будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - местный общий вид опорной конструкции крыши уровня техники для грузового автомобиля на легковом шасси;
фиг.2 - местный общий вид улучшенной конструкции крыши для грузового автомобиля на легковом шасси, выполненной согласно данному изобретению;
фиг.3 - местный вид сверху опорной конструкции крыши, как показанная на фиг.1, и в качестве испытанной при испытании на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час;
фиг.4 - местный вид сверху опорной конструкции крыши, как показанная на фиг.2, и в качестве испытанной при испытании на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час;
фиг.5 - местный вид сверху опорной конструкции крыши уровня техники после столкновения под углом со столбом при испытании на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час;
фиг.6 - местный вид сверху опорной конструкции крыши, как показанная на фиг.2, после столкновения под углом со столбом при испытании на боковой удар под углом со столбом на 20 милях в час; и
фиг.7 - график, показывающий диагональное удлинение конструкции крыши уровня техники, показанной на фиг.4, по сравнению с раскрытой конструкцией крыши, как показанная на фиг.5.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проиллюстрированные варианты осуществления раскрыты со ссылкой на чертежи. Однако, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления подразумеваются только примерами, которые могут быть воплощены в различных и альтернативных формах. Фигуры не обязательно должны определять масштаб, и некоторые признаки могут быть преувеличены или сведены к минимуму, чтобы показать подробности конкретных компонентов. Раскрытые специфичные конструктивные и функциональные детали должны интерпретироваться не в качестве ограничивающих, а в качестве представляющих основу для обучения специалиста в данной области техники, каким образом осуществить раскрытые концепции на практике.
Со ссылкой на фиг.1, проиллюстрировано транспортное средство 10, которое включает в себя конструкцию 12 крыши грузового автомобиля, выполненную согласно предшествующему уровню техники. Конструкция 12 крыши грузового автомобиля включает в себя переднюю балку 16 крыши или верхнюю балку ветрового стекла и дугу 18 крыши, которая расположена на расстоянии позади передней балки 16 крыши и продолжается в целом параллельно передней балке 16 в поперечном направлении транспортного средства. Передняя балка 16 крыши и дуга 18 крыши соединены правым лонжероном 20 крыши и левым лонжероном 22 крыши. Центральная опора 24 крыши продолжается в продольном направлении транспортного средства от передней балки 16 крыши назад до дуги 18 крыши.
Со ссылкой на фиг.2, проиллюстрирована конструкция 28 крыши грузового автомобиля, которая сделана согласно доктринам данного изобретения. Конструкция 28 крыши включает в себя дугу 30 крыши, которая продолжается между правым лонжероном 32 крыши и левым лонжероном 34 крыши. Центральная опора 36 крыши присоединена к центральному местоположению 38 на передней балке 40 крыши и центральному местоположению 42 на дуге 30 крыши.
Раскосный элемент 44 пассажирской стороны и раскосный элемент 46 водительской стороны присоединены к конструкции 28 крыши на первом заднем углу 48, образованном правым лонжероном 32 крыши и дугой 30 крыши. Раскосный элемент 46 водительской стороны продолжается из второго заднего угла 50, образованного левым лонжероном 34 крыши и дугой 30 крыши. Центральная часть 52 передней балки 40 крыши определена в качестве части передней балки 40 крыши в пределах восьми дюймов от центральной линии центральной опоры 36 крыши и центральной линии транспортного средства.
Раскосный элемент 44 пассажирской стороны прикреплен к конструкции 28 крыши, так чтобы первая треугольная усиливающая конструкция 53 была сформирована раскосным элементом 44 пассажирской стороны, правым лонжероном 32 крыши и частью передней балки 40 крыши между центральной опорой 36 крыши и правым лонжероном 32 крыши. Вторая треугольная усиливающая конструкция 54 сформирована раскосным элементом 46 водительской стороны, левым лонжероном 34 крыши и частью передней балки 41 крыши между центральной опорой 36 крыши и левым лонжероном 34 крыши.
Первая и вторая треугольные усиливающие конструкции 53 и 54 предотвращают диагональное удлинение конструкции крыши и панели крыши при испытании на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час согласно FMVSS 214. Раскосные элементы 44 и 46 показаны продолжающимися от задних углов 48 и 50 до центральной части 52 передней балки 40 крыши. В качестве альтернативы, раскосные элементы 44 и 46 также могли бы быть расположены, чтобы продолжаться от пересечения передней балки 40 крыши и соответствующих лонжеронов 32 и 34 крыши до центрального местоположения 42 на дуге 30 крыши. В любой компоновке, треугольные усиливающие конструкции 53 и 54 функционируют для предотвращения параллельного схлопывания конструкции крыши и диагонального удлинения при столкновении с боковым ударом.
Лонжероны крыши по обеим сторонам транспортного средства прикреплены к панели 60 дверного проема (DOP). DOP 60 ориентирована, чтобы принимать дверь транспортного средства (не показана). Раскосные элементы 44 и 46 присоединены - непосредственно или опосредованно - к DOP 60. При ссылке на соединение раскосного элемента 44 пассажирской стороны и раскосного элемента 46 водительской стороны к правому и левому лонжеронам 34 и 32 крыши, следует понимать, что DOP 60 может включать в себя конструкцию, приспособленную присоединяться к раскосным элементам 44 и 46.
Со ссылкой на фиг.3, показано, что конструкция 12 уровня техники должна включать в себя переднюю балку 16 крыши и дугу 18 крыши. Правый лонжерон 20 крыши и левый лонжерон 16 крыши продолжаются между передней балкой 16 крыши и дугой 18 крыши на противоположных боковых сторонах транспортного средства 10. Диагональная пунктирная линия «L» показана на фиг.3, которая продолжается от средней стойки 72 кузова на водительской стороне до передней стойки кузова на пассажирской стороне. Измерение диагонального удлинения конструкции 12 крыши берется вдоль диагональной линии «L» на фиг.3.
Со ссылкой на фиг.6, показана панель 66 крыши, расположенная на конструкции 28 крыши. Панель 66 крыши может быть листом из алюминиевого сплава. Показана зона деформации 68 при столкновении, которая является результатом моделирования испытаний конструкции 28 крыши, включающей в себя раскосный элемент 44 пассажирской стороны и раскосный элемент 46 водительской стороны, согласно FMVSS 214. Удар показан прикладываемым на лонжероне 34 крыши ближе к передней стойке 70 кузова, чем средней стойке 72 кузова.
Со ссылкой на фиг.4, показано, что раскрытая конструкция 28 крыши должна содержать раскосный элемент 44 пассажирской стороны и раскосный элемент 46 водительской стороны. Раскосный элемент 44 пассажирской стороны образует первую треугольную усиливающую конструкцию 53 с передней балкой 40 крыши и правым лонжероном 32 крыши, и третью треугольную усиливающую конструкцию 56 с центральной опорой 36 крыши и дугой 30 крыши. Раскосный элемент 46 водительской стороны образует вторую треугольную усиливающую конструкцию 54 с левой продольной балкой 34 крыши и передней балкой 40 крыши, и четвертую треугольную усиливающую конструкцию 58 с центральной опорой 36 крыши и дугой 30 крыши. Центральная опора 36 крыши продолжается от центрального местоположения 38 на передней балке 40 крыши до центрального местоположения 42 на дуге 30 крыши.
Со ссылкой на фиг.5-7, конструкция крыши уровня техники на фиг.5 показана смежно конструкции крыши, включающей в себя раскосные элементы 44, 46 на фиг.6, которые сравниваются на графике по фиг.7. График сравнивает диагональное удлинение крыши вдоль линии «L», показанной на фиг.5 и 6, которая продолжается диагонально через конструкцию крыши. Испытание является образованным компьютером моделированием, которое имитирует сравнение ожидаемых деформации и диагонального удлинения конструкции крыши, показанной на фиг.5 и 6. Пунктирная линия «L» на фиг.5 показывает диагональное удлинение конструкции 2 крыши, возрастающее приблизительно на 96 мм в результате испытания, наряду с тем, что сплошная линия «L» на фиг.6 показывает ожидаемую деформацию по диагонали с раскрытой конструкцией 28 крыши с раскосами. На фиг.6, оцененное диагональное удлинение показано имеющим значение приблизительно 10 мм в ходе испытаний. Диагональное удлинение уровня техники вызывает высокое диагональное напряжение при растяжении на панели 66 крыши и ведет к образованию трещин в пораженном ударом боковом углу, которое распространяется продольно и поперечно. Уменьшение диагонального удлинения приблизительно на 86 мм в моделированном испытании значительно улучшает рабочие характеристики конструкции крыши и предотвращает раскрывание панели 66 крыши в ходе FMVSS 214 - испытания на боковой удар под углом о столб на 20 милях в час. Если крыша раскрывается в ходе испытания, испытание считается неудачным. Усиление, обеспечиваемое первой и второй треугольными усиливающими конструкциями 53 и 54, также уменьшает надрывы и трещины, и проникновение в пассажирское отделение, в то время как испытывается.
Варианты осуществления, описанные выше, являются специфичными примерами, которые не описывают все возможные формы раскрытия. Признаки проиллюстрированных вариантов осуществления могут комбинироваться для формирования дополнительных вариантов осуществления раскрытых концепций. Слова, использованные в описании изобретения, являются скорее словами описания, нежели ограничения. Объем следующей формулы изобретения является более широким, чем конкретно раскрытые варианты осуществления, и также включают в себя модификации проиллюстрированных вариантов осуществления.