РАМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к раме транспортного средства с вертикальной стойкой, которая соединена с лонжероном, в частности, паре вертикальных элементов стойки, которые проходят через верхнюю часть лонжерона кузова.
Уровень техники
В конструкции рамы транспортного средства широко используют лонжероны, расположенные продольно между передними и задними колесами транспортного средства. В некоторых случаях лонжероны соединены с поперечинами для поддержки пола транспортного средства, а также для создания точки соединения с различными вертикальными стойками.
Пример подобной конструкции представлен в публикации патента США 8,282,154 от 9.10.2012, которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели.
При том, что конструкция автомобильных рам должна быть легкой, чтобы улучшить эффективность использования топлива, стандарты безопасности при аварии все больше требуют, чтобы рама поглощала более сильные и сконцентрированные ударные воздействия. Таким образом, соединительные узлы между элементами рамы, включая лонжероны, поперечины и стойки, становятся все более важными с точки зрения выбора конфигурации или усиления для обеспечения конструктивной целостности рамы без нежелательного увеличения веса транспортного средства.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение безопасности конструкции стойки при боковом ударе без ее утяжеления.
Для достижения эффекта предложена рама транспортного средства, которая включает в себя внутреннюю секцию лонжерона, имеющую направленную наружу полость, наружную секцию лонжерона, которая соединена с внутренней секцией и имеет направленную внутрь полость, выровненную с направленной наружу полостью с образованием внутреннего объема, а также пару вертикальных элементов, проходящих через отверстия в верхней части наружной секции лонжерона на некотором расстоянии друг от друга и закрепленных на нижней поверхности направленной внутрь полости с образованием стойки.
Рама может дополнительно включать в себя пластину, прикрепленную между внутренней и наружной секциями лонжерона и соединенную с парой вертикальных элементов во внутреннем объеме.
Пара вертикальных элементов может быть приварена к поверхности боковой стенки направленной внутрь полости.
Внутренняя и наружная секции лонжерона могут быть соединены с образованием продольной балки, причем стойка проходит вверх от средней части этой балки, поддерживая крышу транспортного средства. Передний конец продольной балки может быть расположен рядом с передним колесом транспортного средства, а задний конец - рядом с задним колесом транспортного средства.
Рама может дополнительно включать в себя усиливающий элемент, прикрепленный между вертикальными элементами. Стойка рядом с усиливающим элементом может быть соединена с шарнирной дверной петлей для обеспечения поворотной опоры двери транспортного средства.
Внутренняя и наружная секции лонжерона могут иметь верхний отгиб и нижний отгиб, причем верхний и нижний отгибы внутренней секции лонжерона соединены с верхним и нижним отгибами наружной секции лонжерона с образованием внутреннего объема. При этом вертикальные элементы могут представлять собой гидроформованные трубы, проходящие вертикально через отверстия в верхнем отгибе. В этом случае пластина между внутренней и наружной секциями лонжерона может быть соединена с парой гидроформованных труб в направленной внутрь полости с помощью верхнего и нижнего сварных швов. Усиливающий элемент может быть прикреплен между гидроформованными трубами над внутренней и наружной секциями лонжерона для предотвращения скручивания стойки.
Внутренняя и наружная секции лонжерона могут быть соединены с образованием продольной балки, причем стойка проходит вверх от средней части этой балки, поддерживая дверь транспортного средства.
В другом варианте представлена рама транспортного средства, которая включает в себя лонжерон с внутренней полостью по всей длине, пластину, которая вертикально делит внутреннюю полость, и стойку, проходящую через верхнюю часть лонжерона и включающую в себя первый вертикальный элемент, примыкающий к нижней поверхности внутренней полости, и второй вертикальный элемент, расположенный на расстоянии от первого вертикального элемента и примыкающий к нижней поверхности внутренней полости, где первый и второй вертикальные элементы соединены друг с другом с помощью указанной пластины.
Пластина вблизи средней части лонжерона может делить внутреннюю полость на две камеры, расположенные с внутренней и с наружной стороны.
Концевые части первого и второго вертикальных элементов могут быть соединены внутри наружной камеры внутренней полости.
Первый и второй вертикальные элементы могут быть соединены с пластиной во внутренней полости верхним и нижним сварным швами.
При этом лонжерон может иметь внутреннюю секцию с направленным наружу Сообразным сечением и наружную секцию с направленным внутрь С-образным сечением, где внутренняя и наружная секции соединены с противоположными сторонами пластины, образуя камеры, расположенные с внутренней и с наружной стороны.
Концевые части первого и второго вертикальных элементов могут быть соединены сваркой внутри наружной камеры внутренней полости.
Рама может дополнительно включать в себя усиливающий элемент, соединенный с первым и вторым вертикальными элементами над лонжероном для предотвращения скручивания стойки. Усиливающий элемент может содержать внутреннюю деталь, соединенную с внутренней поверхностью вертикальных элементов и наружную деталь, соединяющую наружные поверхности вертикальных элементов.
Таким образом, технический результат достигается за счет того, что сила бокового удара воздействует на верхнюю часть стойки так, что результирующая сила скручивания возле концевой части вертикальных элементов удерживается во внутреннем объеме лонжерона, и при деформации лонжерона сохраняется его сварное соединение с парой вертикальных элементов.
Эти и другие аспекты, предметы и особенности предложенного решения будут поняты и оценены специалистами в данной области при изучении следующего описания, формулы полезной модели и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображен вид сбоку транспортного средства, которое имеет вертикальную стойку, закрепленную на средней части лонжерона.
На Фиг. 2 представлен общий вид сверху нижней части стойки, соединенной со средней частью лонжерона.
На Фиг. 3 представлено поперечное сечение стойки с Фиг. 2 по линии IIA-IIA.
На Фиг. 4 представлен вид сверху лонжерона, демонстрирующий крепление стойки внутри объема лонжерона.
На Фиг. 5 представлен вид лонжерона, стойки и пластины по частям.
На Фиг. 6 представлено поперечное сечение лонжерона, стойки и пластины с Фиг. 4, выполненное по линии V-V.
На Фиг. 7 представлено поперечное сечение лонжерона и стойки, к которой приложена горизонтальная сила и вертикальная направленная вниз сила.
На Фиг. 8 представлено поперечное сечение лонжерона и стойки в соответствии с дополнительным вариантом осуществления.
На Фиг. 9 представлен разрез лонжерона и стойки в соответствии с дополнительным вариантом осуществления, на котором показана вертикальная направленная вниз сила, приложенная к стойке.
Осуществление полезной модели
Термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные, использованные в описании, относятся к расположению устройства, изображенного на Фиг. 1. Однако необходимо понимать, что элементы устройства могут иметь и другие ориентации, если явно не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и описанные далее, приведены в качестве примера реализации концепции полезной модели. При этом конкретные размеры и прочие физические характеристики, относящиеся к описанным вариантам воплощения, не должны рассматриваться в качестве ограничения, если явно не указано иное.
На Фиг. 1-9 ссылочной позицией 10 обозначена рама транспортного средства, включающая в себя продольный лонжерон 12. Лонжерон 12 имеет внутреннюю секцию 14 с полостью 16, направленной наружу, и наружную секцию 18, соединенную с внутренней секцией 14. Наружная секция 18 имеет полость 20, направленную внутрь, которая выровнена относительно наружной полости 16, образуя внутренний объем 22. Пара вертикальных элементов 24 проходит через отверстия 26 в верхней части 28 внешней секции 18 лонжерона. Вертикальные элементы 24 расположены на некотором расстоянии друг от друга и закреплены на нижней поверхности 30 внутренней полости 20, образуя стойку 32.
Как показано на Фиг. 1, транспортное средство 34 имеет раму 10 в соответствии с одним вариантом осуществления. Транспортное средство 34 имеет комплект передних колес 36 и комплект задних колес 38, которые обеспечивают расстояние между рамой 10 и поверхностью дороги. В представленном варианте лонжерон 12 рамы 10 проходит продольно между передними и задними колесами 36, 38 под передней дверью 40 и под задней дверью 42. Стойка 32 проходит вверх от средней части 44 лонжерона 12 между передней дверью 40 и задней дверью 42. Таким образом, в представленном варианте стойка 32 представляет собой центральную стойку кузова, однако стойка 32 может быть и частью других конструкций транспортного средства 34, например, передней стойкой, задней стойкой или другими вертикальными стойками. Стойка 32 проходит вверх от лонжерона 12 и соединяется с крышей 46 транспортного средства 34 между передней и задней дверьми 40, 42. Транспортное средство 34 может иметь другую конфигурацию дверей, а также может иметь другой тип, например, представлять собой двухдверное пассажирское транспортное средство, фургон, автобус, грузовик или другой тип. Также следует понимать, что изображенное транспортное средство и описанные отличительные признаки относятся к одной стороне транспортного средства 34, и что транспортное средство 34 имеет симметричную зеркальную противоположную сторону с такими же элементами, например, стойкой и лонжероном. Однако транспортное средство 34 может иметь такую стойку 32 на боковой стороне или в другом месте транспортного средства 34.
На Фиг. 2 показано, что стойка 32 имеет пару вертикальных элементов 24, проходящих вертикально через отверстия 26 в верхней части 28 наружной секции 18 лонжерона. В частности, изображенные вертикальные элементы 24 имеют коробчатую форму с пустым внутренним объемом и изготовлены с помощью гидроформинга из легкого металла, например, алюминия. Предполагается, что вертикальные элементы 24 могут быть выполнены с помощью альтернативного процесса, например, профилирования металла, а также могут быть выполнены из различных материалов, включая любые черные или цветные металлы. Первый вертикальный элемент 48 стойки 32 проходит вверх через первое отверстие 50 в верхней части 28 наружной секции 18 лонжерона, и отклонен назад ближе ко второму вертикальному элементу 52 стойки 32. Аналогичным образом второй вертикальный элемент 50 стойки 32 проходит вверх через второе отверстие 54 в верхней части 28 наружной секции 18 лонжерона, которое удалено от первого отверстия 50 и первого вертикального элемента 48. Второй вертикальный элемент 52 проходит вверх практически перпендикулярно лонжерону 12 в вертикальном направлении.
На Фиг. 2 также показано, что над лонжероном 12 между первым и вторым вертикальными элементами 48, 52 установлена пара усиливающих элементов 56, соединяющих вертикальные элементы 24 и поддерживающих стойку 32. Усиливающие элементы 56 предотвращают возникновение силы скручивания стойки 32, а также расхождение первого и второго вертикальных элементов 48, 52, когда стойка удерживает крышку 46 или заднюю дверь 42, либо при воздействии других сил, например, ударных воздействий. Соответственно, шарнирная дверная петля 58 задней двери 42 соединена со стойкой 32 рядом с усиливающим элементом 56 для поворотной поддержки задней двери 42 вокруг шарнирной петли при открывании/закрывании двери. Между внутренними поверхностями первого и второго вертикальных элементов 24 расположена соединительная пластина 60, которая имеет ряд отверстий 64 для закрепления внутренней обшивки салона и других элементов на стойке 32. Предполагается, что отверстия 64 могут быть распределены по соединительной пластине 60, и что соединительная пластина 60 может быть выполнена в различных формах или может иметь дополнительные соединительные пластины для крепления различных элементов обшивки салона. Также предполагается, что стойка 32 может иметь дополнительное или меньшее количество усиливающих элементов 56 и других металлических пластин для формирования стойки 32.
Как изображено на Фиг. 3, усиливающий элемент 56 включает в себя внутреннюю деталь 66, соединенную с внутренней поверхностью 62 вертикальных элементов 24, и наружную деталь 68, прикрепленную между наружными поверхностями 70 вертикальных элементов 24. Внутренняя и наружная детали 66, 68 усиливающих элементов 56 соединены внахлест с передней и задней поверхностями вертикальных элементов 24 так, что усиливающий элемент 56 окружает пару вертикальных элементов 24, предотвращая их накладывание друг на друга или расхождение друг от друга.
Как изображено на Фиг. 4, концевые участки 72 вертикальных элементов 24 проходят по внутреннему объему 22 лонжерона 12. В представленном варианте пластина 74 вертикально разделяет внутренний объем 22 лонжерона 12 на внутреннюю камеру 76 вблизи направленной наружу полости 16, и наружную камеру 78 вблизи направленной внутрь полости 20. В частности, пластина 74 соединяет внутреннюю и наружную секции 14, 18 лонжерона и вертикально разделяет внутренний объем 22. Внутренняя и наружная камеры 76, 78 имеют открытые концы, образуя коробчатую форму. Первый и второй вертикальные элементы 48, 52 проходят в наружную камеру 78 вблизи наружной поверхности 80 пластины 74. Однако следует понимать, что первый или второй вертикальные элементы 48, 52 могут в качестве дополнения и альтернативы проходить во внутренней камере 76.
На Фиг. 5 показано, что наружная секция 18 лонжерона имеет С-образное внутреннее сечение, при этом наружная секция 18 лонжерона имеет верхний отгиб 82, нижний отгиб 84, а направленная внутрь полость 20 разделяет верхний и нижний отгибы 82, 84. Отверстия 26, выполненные в верхней части 28 наружной секции 18 лонжерона, являются прямоугольными и вырезаны в верхнем отгибе 82 наружной секции 18 и в поверхности направленной внутрь полости 20. Отверстия 26 могут иметь различные формы, например, круглые, овальные и треугольные, которые можно выполнить резкой, штамповкой или другими способами в наружной секции 18 лонжерона. Также предполагается, что отверстия 26 могут быть частично или полностью сформированы в верхней части 28 внутренней секции 14 лонжерона.
Также на Фиг. 5 показано, что внутренняя секция 14 лонжерона имеет верхний отгиб 86, нижний отгиб 88 и направленную наружу полость 16, разделяющую верхнюю и нижнюю полки 86, 88. В представленном варианте внутренняя секция 14 лонжерона также имеет С-образное сечение, которое выровнено с наружной секцией 18 лонжерона так, что по всей длине лонжерона 12 верхний и нижний отгибы 86, 88 внутренней секции 14 соединены с верхним и нижним отгибами 82, 84 наружной секции 18 лонжерона соответственно. Внутренняя и наружная секции 14, 18 скреплены с помощью сварного шва непрерывно или точечно по всей длине верхних отгибов 82, 86 и нижних отгибов 84, 88, формируя продольный лонжерон 12. Аналогичным образом пластина 74 крепится между внутренним и наружным участками 14, 18 с помощью сварки. Предполагается, что крепление секций 14, 18 лонжерона и пластины 74 также может быть выполнено с помощью альтернативных средств фиксации. Пластина 74 имеет прямоугольную форму и выполнена из твердого материала, который имеет минимальную толщину для закрепления между секциями 14, 18 лонжерона без образования зазора между верхними отгибами 82, 86 и нижними отгибами 84, 88 спереди и сзади пластины 74. Однако следует понимать, что пластина 74 может проходить по всей длине лонжерона 12. Пластина 74 также обеспечивает установочную поверхность 80 для вертикальных элементов 24, а также дополнительное вертикальное усиление лонжерона 12.
Как изображено на Фиг. 6, вертикальные элементы 24 физически соединены с нижней поверхностью 30 внутренней полости 20 наружной секции 18 лонжерона. Каждая концевая часть 72 вертикальных элементов 24 соединена сваркой по внутренней части полости 20 так, что наружная поверхность 80 пластины 74 приварена к вертикальным элементам 24 по верхнему сварному шву 90 и нижнему сварному шву 92 на пластине 74. Вертикальные элементы 24 также могут быть сварены в нескольких других местах внутри полости 20, как будет описано более подробно далее. Для формирования верхнего и нижнего швов 90, 92 сварка предпочтительно осуществляется перед соединением внутренней и наружной секции 14, 18 лонжерона, обеспечивая доступ к внутреннему объему 22 лонжерона 12. Соответственно, первое и второе отверстия 50, 54 во внутренней секции 18 лонжерона имеют такую форму, которая позволяет наружной секции 18 лонжерона стыковаться с внутренней секцией 14 после закрепления вертикальных элементов 24 на пластине 74 с помощью верхнего и нижнего сварных швов 90, 92. Следует понимать, что сварку можно выполнить и другим способом, например, через технологические отверстия в секциях 14, 18 лонжерона, позволяющие выполнить сварку вертикальных элементов 24 с пластиной после соединения внутренней и наружной секций 14, 18 лонжерона друг с другом.
Вариант осуществления, изображенный на Фиг. 7, предназначен для противодействия горизонтальной силе 94, которая воздействует на верхнюю часть стойки 32 так, что результирующая сила скручивания возле концевой части 72 вертикальных элементов 24 удерживается во внутреннем объеме 22 лонжерона 12. По существу, это приводит к деформации лонжерона 12 при поддержании сварного соединения между парой вертикальных элементов 24 и продольным лонжероном 12. Горизонтальная сила 94 может включать в себя боковые ударные силы, возникающие при столкновении с другим транспортным средством или объектом. Силы 95 натяжения на вертикальных элементах 24, созданные горизонтальными силами 94, остаются в отверстиях 26 наружной секции 18 лонжерона и направлены к нижней поверхности 30 внутренней полости 20. Направление сил 95 натяжения на нижнюю поверхность 30 внутренней полости 20 предотвращает деформацию верхних отгибов 82, 86 внутренней и наружной секции 14, 18 и расширение внутреннего объема 22 лонжерона 12.
Дополнительный вариант выполнения лонжерона 12 изображен на Фиг. 8-9, на которых вертикальные элементы 24 проходят во внутренний объем 22 лонжерона 12 при отсутствии пластины 74 или любого другого элемента, который вертикально делит пополам внутренний объем 22 лонжерона 12. В данном варианте вертикальные элементы 24 сварены с поверхностью 98 боковой стенки внутренней полости 20, при этом верхний шов 90 и нижний шов 92 прикрепляют вертикальные элементы 24 к наружной секции 18 лонжерона. Также в данном варианте вертикальные элементы 24 примыкают к нижней поверхности 30 внутренней полости 20, тем самым обеспечивая аналогичные преимущества для горизонтальных сил и сил натяжения, что и в варианте, изображенном на Фиг.7. Вариант, показанный на Фиг. 7, а также вариант, показанный на Фиг.9 позволяют перенести направленную вниз силу 96 к нижней поверхности 30 внутренней полости 20, тем самым предотвращая деформацию и сжатие во внутреннем объеме 22 лонжерона 12 верхних отгибов 82, 86 внутренней и наружной секций 14, 18. Также в представленном на Фиг. 8-9 дополнительном варианте выполнения вертикальные элементы 24 могут быть сварены с наружной секцией 18 лонжерона перед соединением внутренней секции 14 с наружной секцией 18 лонжерона. Однако следует понимать, что возможны альтернативные этапы формирования проиллюстрированного соединения между стойкой 32 и лонжероном 12 без отступления от сущности предложенного решения.
Специалистам в данной области техники следует понимать, что описанная конструкция и ее компоненты не ограничены использованием каких-либо конкретных материалов. В других примерах могут быть использованы другие материалы, если не указано иное.
В контексте настоящего описания термин «соединение» обычно означает прямое или непрямое соединение двух компонентов друг с другом. Такое соединение может быть по своей природе неподвижным или подвижным. Такое соединение может быть обеспечено с помощью двух компонентов и любых дополнительных промежуточных элементов, образующих один цельный компонент с другим или другими двумя компонентами. Такое соединение может быть по своей природе стационарным или съемным, если не указано иное.
Также важно отметить, что описанные конструкции и расположение элементов являются исключительно иллюстративными. Специалисты в данной области техники должны понимать, что, несмотря на то, что решение было описано на примере со ссылкой на один или более предпочтительных вариантов осуществления, оно не ограничивается ими, и что возможны различные изменения (например, изменение размеров, конструкции, формы и пропорций различных элементов, значения параметров, монтажного исполнения, используемых материалов, цвета, ориентации и т.д.) без отступления от сущности предложенного решения. Например, элементы, представленные как единое целое, могут состоять из нескольких частей, а элементы, представленные в виде нескольких частей, могут быть цельным компонентом; порядок работы интерфейсов можно обратить или изменить иным образом, длина или ширина конструкций и/или элементов, либо соединителей или других элементов системы может отличаться. Также могут отличаться конфигурация или количество установочных положений между элементами. Следует отметить, что элементы и/или сборочные узлы системы могут состоять из любого набора материалов, которые обеспечивают достаточную прочность и долговечность, а также они могут иметь различные цвета, текстуры и их комбинации. Таким образом, предполагается, что все такие модификации входят в сущность предложенного решения.
Следует понимать, что любые описанные процессы или этапы описанных процессов могут быть объединены с другими процессами или этапами для формирования структур в рамках сущности предложенного решения. Примерные конструкции и процессы, изложенные выше, приведены лишь для наглядности и не должны рассматриваться как ограничивающие.