АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ОПОРУ ДВИГАТЕЛЯ И РАМУ
MOTOR VEHICLE WITH ENGINE SUPPORT AND FRAME

Изобретение относится к автотранспортному средству, содержащему раму и опору, поддерживающую двигатель.
Как известно, в автотранспортном средстве силовая установка находится в моторном отсеке. Силовая установка включает в себя двигатель, который удерживается на лонжеронах, являющихся частью рамы транспортного средства, при помощи опор. Например, двигатель установлен на лонжеронах через первую опору, расположенную со стороны коробки передач, через вторую опору, расположенную рядом с двигателем, и через третью опору, которая является рычагом передачи крутящего момента.
В примере выполнения транспортного средства опора, расположенная со стороны коробки передач, предназначена для удержания двигателя на месте и для фильтрации его паразитных вибраций, чтобы избегать слишком громкого шума в транспортном средстве. Паразитные вибрации появляются, например, во время работы коробки передач.
Для этого опора закреплена на лонжероне, тогда как батарея установлена на указанной опоре, чтобы служить акустической массой. Таким образом, вес батареи позволяет ограничить распространение вибраций в опоре и в раме, что способствует уменьшению шума, создаваемого этими вибрациями.
Однако в некоторых моделях транспортных средств, в частности, в гибридном транспортном средстве, батарея транспортного средства вынесена в задний багажник, поскольку в моторном отсеке нет достаточного пространства. Следовательно, батарею невозможно использовать в качестве акустической массы.
Кроме того, акустические требования являются более строгими в гибридном транспортном средстве, чем в транспортном средстве, оснащенном только тепловым двигателем. Действительно, когда гибридное транспортное средство работает только в электрическом режиме, тепловой двигатель выключен и, следовательно, не производят шума, называемого шумом двигателя, который мог бы маскировать вибрационные шумы. Для уменьшения этих шумов необходимо свести к минимуму вибрации.
Чтобы решить эту проблему паразитных вибраций, используют гидравлические опоры, функцией которых является амортизация при помощи гидравлической жидкости. Однако эти гидравлические опоры являются дорогими и иногда слишком громоздкими.
Решение, альтернативное гидравлическим опорам, состоит в повышении жесткости опоры, чтобы не давать ей вибрировать, и в установке тяги на конце опоры, выступающем в виде консоли. Однако техническое решение повышения жесткости и, в частности, добавления тяги, обычно создает проблему, связанную с механическим поведением деталей во время лобового столкновения.
Кинематику в случае лобового столкновения следует предусматривать таким образом, чтобы опора выполняла роль предохранителя. Это значит, что опора должна разрушиться, чтобы двигатель мог освободиться и переместиться скольжением вдоль лонжерона назад и вниз. Это позволяет избежать проникновения двигателя внутрь салона на уровне, где находятся нижние конечности пассажира. Это позволяет избежать травм нижних конечностей пассажира.
Опора должна быть расположена таким образом, чтобы не мешать деформации лонжерона. Действительно, при лобовом столкновении важно, чтобы лонжерон мог деформироваться для поглощения энергии удара.
Во время столкновения слишком жесткая опора, типа опоры, предложенной для решения проблемы вибраций, может не разрушиться. Следовательно, в случае столкновения двигатель, установленный на опоре, отходит назад параллельно лонжерону и напрямую проникает в салон на уровне нижних конечностей пассажира.
В этом случае существует серьезный риск ранения пассажира или пассажиров, находящихся в транспортном средстве.
Следовательно, необходимо найти техническое решение, обеспечивающее такую кинематику в случае столкновения, которая создает меньше риска возможного ранения для пассажира(ов), находящегося(ихся) в транспортном средстве, и одновременно позволяет уменьшить вибрации в моторном отсеке во время нормальной работы транспортного средства.
Для этого первым объектом изобретения является автотранспортное средство, содержащее:
- раму, содержащую лонжерон;
- опору, предназначенную для поддержания двигателя в моторном отсеке; при этом опора закреплена непосредственно на лонжероне.
Согласно изобретению, транспортное средство содержит соединительную деталь, соединяющую опору с первой конструкцией рамы, которая находится над лонжероном. Соединительная деталь содержит главный корпус, первый крепежный винт, соединяющий опору с соединительной деталью, второй крепежный винт, соединяющий раму с соединительной деталью, кулису, выполненную в главном корпусе, в которой установлены первый и второй крепежные винты, и по меньшей мере одну боковую полку, расположенную вдоль главного корпуса.
Предложенное решение позволяет решить вышеупомянутую проблему. В частности, кулиса, присутствующая в соединительной детали, обеспечивает освобождение по меньшей мере одного из первого и второго крепежных винтов во время лобового удара по транспортному средству. Иначе говоря, по меньшей мере один из крепежных винтов, в частности, первый крепежный винт перемещается скольжением в кулисе.
Действительно, лобовой удар сначала приводит к деформации в передней части лонжерона. При этой деформации опора, закрепленная непосредственно на лонжероне, выталкивается назад. Это перемещение опоры приводит к перемещению скольжением первого крепежного винта в кулисе в направлении сближения с вторым крепежным винтом. Учитывая, что первая конструкция является частью рамы, которая, как правило, является жесткой деталью, второй крепежный винт, соединяющий соединительную деталь с первой конструкцией, не перемещается настолько, насколько перемещается первый крепежный винт. Одновременно опора продолжает отходить назад. Следовательно, соединительная деталь, направляемая движением первого крепежного винта, деформируется и поворачивается в заднем направлении. Крепежная деталь поворачивается вокруг второго крепежного винта.
Учитывая, что первая конструкция находится на верхнем уровне лонжерона, поворот соединительной детали назад заставляет первый крепежный винт опять опуститься вниз до положения упора в нижний конец кулисы, что заставляет опору и двигатель опуститься вниз с перемещением назад.
Деформация соединительной детали облегчается, благодаря присутствию кулисы. Деформированная соединительная деталь служит предохранителем, чтобы прервать усилия опоры, действующие на первую конструкцию рамы. Таким образом, в случае столкновения первая конструкция не увлекается назад опорой и двигателем, что позволяет избежать проникновения первой конструкции в салон, которое могло бы привести к серьезным последствиям.
Поворот и деформация соединительной детали позволяют также поглотить часть энергии удара.
Следовательно, пространство в салоне, где обычно находятся нижние конечности пассажира, остается нетронутым. Поэтому снижается риск ранения по причине отхода назад двигателя в случае лобового удара.
Кроме того, соединительная деталь оснащена по меньшей мере одной боковой полкой, позволяющей уменьшить вибрации в направлении, параллельном боковой полке, во время нормальной работы транспортного средства.
Заявленное транспортное средство факультативно может иметь один или несколько следующих отличительных признаков:
- первая конструкция рамы является выбрасывающей рампой, предназначенной для выброса элемента, содержащегося в моторном отсеке, в направлении его удаления от земли в случае лобового удара; обычно выбрасывающая рампа расположена на том же уровне, что и нижние конечности пассажира, когда он находится в транспортном средстве; таким образом, опора, закрепленная под этой рампой и направляемая на более нижний уровень во время лобового удара, заставляет двигатель опуститься в обход защищаемого пространства салона;
- момент затяжки, применяемый для первого и второго крепежных винтов, составляет от 19 Н⋅м до 21,5 Н⋅м; при таком затягивании крепежные винты могут переместиться в кулисе во время лобового удара;
- участок первой конструкции, входящий в контакт с соединительной деталью, имеет толщину, равную или превышающую толщину соединительной детали;
- участок опоры, входящий в контакт с соединительной деталью, имеет толщину, равную или превышающую толщину соединительной детали; признаки двух предыдущих абзацев, взятые отдельно или в комбинации, обеспечивают достаточную жесткость для узла из опоры, соединительной детали и первой конструкции, чтобы уменьшить и даже исключить вибрации, распространяющиеся в этом узле;
- соединительная деталь содержит две параллельные боковые полки, расположенные симметрично относительно центральной кулисы; присутствие двух боковых полок еще больше уменьшает вибрации в направлении, параллельном этим полкам; как правило, речь идет о поперечном направлении, перпендикулярном к продольному направлению транспортного средства;
- боковая полка или боковые полки выполнены за одно с главным корпусом и получены посредством сгибания; таким образом, речь идет о простом и недорогом способе выполнения соединительной детали.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания варианта осуществления изобретения, представленного в качестве неограничивающего примера и иллюстрированного прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг. 1 показан узел, содержащий опору двигателя, соединительную деталь, лонжерон и первую конструкцию рамы, при этом указанный узел является частью транспортного средства согласно варианту осуществления изобретения, вид в перспективе спереди;
на фиг. 2 - вид в перспективе сзади узла, показанного на фиг. 1, и части двигателя, установленной на опоре узла;
на фиг. 3 - увеличенный вид детали III фиг. 1;
на фиг. 4 - вид в перспективе соединительной детали;
на фиг. 5 - вид узла до лобового удара;
на фиг. 6 - состояние узла во время лобового удара;
на фиг. 7 - состояние узла после лобового удара.
Конструктивно и функционально идентичные элементы, показанные на разных фигурах, имеют одинаковое цифровое или буквенно-цифровое обозначение.
В дальнейшем тексте описания будет рассматриваться вертикальное направление, показанное в виде оси V, горизонтальное поперечное или горизонтальное боковое направление, показанное в виде оси Т, и горизонтальное продольное направление, показанное в виде оси L. Эти три оси показаны на фиг. 1-7.
Горизонтальное продольное направление L является направлением перемещения транспортного средства передним ходом. Термины «передний» и «задний» определены относительно этого продольного направления L. Вертикальное направление V является направлением, перпендикулярным к земле, по которой перемещается транспортное средство. Термины «верх», «низ», «нижний» и «верхний» определены относительно этого вертикального направления V.
Показанный на фиг. 1 и 2 узел 1, являющийся частью заявленного транспортного средства, содержит раму 2, опору 3, предназначенную для поддержания двигателя в моторном отсеке, и соединительную деталь 4, соединяющую опору 3 с рамой 2. Двигатель 5 закреплен на лонжеронах рамы частично при помощи опоры 3.
В частности, опора 3 закреплена, с одной стороны, непосредственно на лонжероне 22 и, с другой сторона на выбрасывающей рампе 21 через соединительную деталь 4. Выбрасывающая рампа 21 и лонжерон 22 являются частью одной и той же рамы 2.
Опора 3 содержит основание 31, имеющее первую боковую сторону 311, которая входит в прямой контакт с лонжероном 22. Крепежные винты 310 соединяют эту первую боковую сторону 311 с лонжероном 22. Основание 31 имеет вторую боковую сторону 312, параллельную первой боковой стороне 311. На этой второй боковой стороне 312 выполнено резьбовое отверстие для взаимодействия с первым крепежным винтом 41, который соединяет опору 3 с соединительной деталью 4.
Опора 3 дополнительно содержит амортизатор 32, выполненный, например, из резины, на который опирается двигатель. Амортизатор 32 обеспечивает поглощение и/или ослабление вибраций в вертикальном направлении двигателя.
Как показано на фиг. 1 и 2, соединительная деталь 4 соединена с другой конструкцией рамы, в данном случае с выбрасывающей рампой 21, которая находится над лонжероном 22. Второй крепежный винт 42 соединяет соединительную деталь 4 с выбрасывающей рампой 21.
Выбрасывающая рампа 21 содержит первую пластину 211, слегка наклоненную относительно горизонтали, и вторую пластину 212, наклоненную относительно вертикального направления V.
Выбрасывающая рампа 21 находится перед пространством салона, где расположены ноги пассажира. Это пространство называют также защищаемым пространством. В случае лобового удара выбрасывающая рампа 21 должна направлять часть 51 двигателя 5, которая находится напротив, вверх, чтобы эта часть 51 не могла пройти прямо в защищаемое пространство.
Часть 51 является элементом, закрепленным на двигателе, например, коробкой электрического питания (“power electric box” на английском языке), которая стремится отделиться от двигателя 5 во время столкновения. Во время столкновения часть 51 скользит по первой пластине 211, затем по второй пластине 212, которая направляет ее к капоту. Таким образом, выбрасывающая рампа 21 является деталью защиты салона.
Как было указано выше, соединительная деталь 4 соединяет вторую боковую сторону 312 опоры 3 с выбрасывающей рампой 21. С другой стороны, первая боковая сторона 311 опоры 3 закреплена на лонжероне 22. Таким образом, опора 3 закреплена в разных местах рамы 2, что обеспечивает более устойчивое крепление опоры 3 на раме 2. Устойчивое крепление опоры на раме необходимо, когда опора 3 расположена в виде консоли, как в представленном примере. Следовательно, опора 3 образует устойчивое основание для двигателя 5.
Как показано на фиг. 3 и 4, соединительная деталь 4 содержит удлиненный главный корпус 40, кулису 43 и две боковые полки 44, проходящие вдоль главного корпуса 40. Кулиса 43 в данном случае выполнена в виде выемки в главном корпусе 40.
Две боковые полки 44 являются перпендикулярными к плоскости, содержащей главный корпус 40. Поперечное сечение соединительной детали 4 имеет, таким образом, U-образную форму. В данном случае боковые полки 44 являются параллельными поперечному направлению Т, уменьшая вибрации и, следовательно, шум от вибраций в этом направлении. Таким образом, соединительная деталь 4 обеспечивает хорошую акустическую работу.
В представленном примере соединительная деталь 4 имеет симметричную форму, чтобы избегать любого снижения акустических характеристик в случае изменения положения при монтаже. Симметрия соединительной детали 4 позволяет ей сохранять акустические характеристики, независимо от направления монтажа указанной детали относительно рамы и относительно опоры.
Согласно изобретению, в этом примере главный корпус имеет длину L1, составляющую от 80 мм до 81 мм. Кулиса имеет длину L2, составляющую от 60 мм до 62мм. Боковые полки 44 имеют высоту h, составляющую от 10 мм до 11 мм. Наконец, соединительная деталь 4 имеет толщину от 1,9 мм до 2,1 мм. Имеющая такие размерные параметры соединительная деталь 4 является компактной, что позволят разметить ее в ограниченном пространстве.
В примере осуществления изобретения длина L1 главного корпуса равна 80 мм, высота h боковых полок 44 равна 10 мм, и толщина соединительной детали равна 2 мм.
Согласно изобретению, в этом примере, чтобы придать достаточную жесткость узлу из опоры 3, соединительной детали 4 и выбрасывающей рампы 3, участок 35 опоры 3, входящий в прямой контакт с соединительной деталью, имеет толщину, превышающую толщину е соединительной детали 4. Чтобы еще больше повысить жесткость узла, толщина участка 25 рамы 2 тоже должна превышать толщину е соединительной детали 4. Эта повышенная жесткость позволяет уменьшить или устранить вибрацию деталей узла. Поскольку вибрации оказываются ослабленными или устранены, шум от этих вибраций тоже уменьшается или оказывается устраненным.
Однако размеры, описанные в предыдущем абзаце, предусмотрены таким образом, чтобы дополнительная жесткость, придаваемая соединительной детали 4, не была чрезмерной, что облегчает деформацию указанной детали во время лобового удара. Это значит, что соединительная деталь 4 должна быть достаточно жесткой, чтобы эффективно уменьшать вибрации и, следовательно, шум, и одновременно она должна быть разрываемой в случае лобового удара.
Как показано на фиг. 3 и 4, первый и второй крепежные винты 41 и 43 вставлены в кулису, в частности, в нижний конец 431 и в верхний конец 432 кулисы 43.
В данном случае соединительная деталь 4 ориентирована таким образом, чтобы продольная ось I главного корпуса 40 была наклонена назад относительно вертикальной оси V.
На фиг. 5-7 представлена кинематика, то есть механическое поведение каждой из деталей узла 1 в случае лобового удара. Для большей ясности на этих фигурах показано только основание 31 опоры.
На фиг. 5 узел находится в первоначальном не деформированном состоянии до лобового удара. В этом первоначальном состоянии узел 1 остается идентичным с узлом, описанным со ссылками на фиг. 1-4.
На фиг. 6 узел находится в промежуточном состоянии в момент t во время лобового удара. В этом промежуточном состоянии видно, что передняя часть лонжерона 22 деформировалась по причине столкновения с объектом или другим транспортным средством, находящимся спереди. Деформация лонжерона 22 приводит к перемещению назад опоры 3, которая пока остается закрепленной на лонжероне 22, Перемещение опоры 3 приводит к перемещению скольжением первого крепежного винта 41 в кулисе 43 в направлении сближения со вторым крепежным винтом 42. В этом примере первый крепежный винт 41 скользит вверх.
На фиг. 7 узел находится в конечном состоянии в конце лобового удара. В этом конечном состоянии лонжерон 22 деформировался еще больше, тогда как опора 3 оказывается под выбрасывающей рампой 21 и ориентирована вниз. Соединительная деталь 4 деформирована и ориентирована иначе, чем когда узел 1 находился в первоначальном не деформированном состоянии. В частности, несмотря на деформацию, соединительная деталь 4 наклонена вперед относительно вертикальной оси V. Иначе говоря, в конечном состоянии нижний конец соединительной детали оказывается сзади по отношению к ее верхнему концу.
Таким образом, между промежуточным состоянием и конечным состоянием соединительная деталь 4 поворачивается спереди назад вокруг второго крепежного винта 42. Действительно, учитывая, что выбрасывающая рампа 21 является частью рамы, которая является очень жесткой деталью, крепление соединительной детали 4 на выбрасывающей рампе 21, то есть второй крепежный винт 42 перемещается очень мало или почти не перемещается. Однако опора 3 продолжает отходить назад вместе с первым крепежным винтом 41, скользящим в кулисе 43. Таким образом, соединительная деталь 4, увлекаемая первым крепежным винтом 41, имеет возможность лишь поворачиваться вокруг второго крепежного винта 42 спереди назад. Этот поворот заставляет первый крепежный винт 41 опуститься к нижнему концу 431 кулисы 43.
Таким образом, опора 3 оказывается ориентированной вниз и увлекает за собой двигатель 5. Ориентированный таким образом двигатель 5 меньше рискует или даже совсем не рискует проникнуть в салон в месте, где находятся ноги пассажира. Таким образом, попадание в салон оказывается ограниченным.
Кроме того, деформация и поворот соединительной детали 4 еще больше поглощают энергию во время столкновения транспортного средства. Деформация соединительной детали 4 позволяет ослабить и даже разорвать соединение между опорой 3 и выбрасывающей рампой 21. Это не позволяет опоре 3 и двигателю 5 увлечь выбрасывающую рампу 21 назад, и она не может попасть в салон и поранить пассажира в транспортном средстве.
Понятно, что специалист может вносить различные изменения и/или усовершенствования в описанные выше варианты осуществления изобретения, не выходя при этом за рамки изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.