СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ПЕРЕДНЕЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СТОРОНЫ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ И АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
CONNECTION OF STRUCTURAL ELEMENT OF VEHICLE FRONT TECHNICAL SIDE WITH FUNCTIONAL ELEMENT AND VEHICLE

Изобретение относится к соединению элемента конструкции автотранспортного средства и функционального элемента.
Изготовление автотранспортного средства требует соединения многочисленных элементов, в том числе функциональных элементов с элементами конструкции транспортного средства. Такие соединения могут иногда обеспечивать несколько функций: крепление, поглощение вибраций, возможность разрыва в случае удара для защиты функционального элемента.
В частности, «передняя техническая сторона» (FAT) транспортного средства является конструкцией, которая находится спереди моторного блока и предназначена для установки на ней различных устройств, в основном радиатора моторного блока. Сторона FAT может иметь самые разные формы. В некоторых случаях она представляет собой одну или две поперечины, нижнюю и/или верхнюю. В других случаях она представляет собой более или менее сложную раму, включающую в себя отсек охлаждения. Как правило, сторона FAT включает в себя многие другие функции, такие как крепление упоров капота, крепление замка капота или опора для установки замка капота и т.д.
Как правило, радиатор моторного блока закреплен на стороне FAT в верхней части при помощи штифта, вертикально проходящего через верхнюю балку стороны FAT, конец которого заходит в эластомерный блок, позволяющий амортизировать вибрации и установленный в радиаторе. Таким образом, штифт проходит в верхней балке через отверстие, внутренние стенки которого образуют направляющую часть, при этом головка штифта опирается на края отверстия. Таким образом, эта направляющая часть расположена по всей высоте направляющей балки, примерно на 35 мм. Направляющая часть тоже участвует в ослаблении вибраций, удерживая штифт на части его высоты. Обычно крепление штифта является креплением типа «четверть оборота», получаемым за счет соответствующей формы верхней балки и штифта. Как правило, штифт взаимодействует с верхней балкой на уровне направляющей части. Наконец, штифт является разрывным для обеспечения сохранения целостности радиатора в случае фронтального удара. Для этого он часто содержит зону начала разрыва, находящуюся между эластомерным блоком и направляющей частью. Эта система крепления обеспечивает нормальное удержание штифта, пока расстояние между верхней балкой стороны FAT и радиатором остается незначительным. При значительных расстояниях штифт подвергается более сильным изгибу и прогибу, поэтому перестает обеспечивать выполняемые им функции, то есть крепление, фильтрацию вибраций и возможность разрыва. Существующее соединение порождает напряжения на уровне конструкции стороны FAT. Кроме того, направляющая часть существующей системы крепления часто является слишком короткой, чтобы эффективно участвовать в ослаблении вибраций.
Изобретение призвано устранить все или часть этих недостатков и предложить соединение элемента конструкции автотранспортного средства и функционального элемента, содержащее:
- по существу параллельные первую стенку и вторую стенку, разделенные заранее определенным расстоянием и входящие в состав указанного элемента конструкции, при этом каждая стенка содержит сквозное отверстие, при этом указанные отверстия находятся друг против друга,
- приемное гнездо, выполненное в указанном функциональном элементе и имеющее ту же ось, что и отверстия указанного элемента конструкции, причем это приемное гнездо находится вблизи второй стенки элемента конструкции,
- штифт, проходящий через отверстия элемента конструкции, при этом свободный конец указанного штифта заходит и удерживается внутри приемного гнезда, при этом другой конец штифта содержит расширенную головку, опирающуюся на наружную сторону первой стенки элемента конструкции,
причем отверстия указанного элемента конструкции выполнены таким образом, что образуют средства удержания и крепления указанного штифта.
Таким образом, штифт удерживается на уровне каждой из стенок элемента конструкции, через который он проходит, что позволяет улучшить его удержание. Поскольку вторая стенка находится вблизи приемного гнезда, например, на заранее определенном и предпочтительно относительно небольшом расстоянии, штифт не имеет длинных частей, не удерживаемых в поперечном направлении, поэтому риски прогиба и изгиба уменьшаются, и уменьшается передача вибраций.
В частности, средства удержания и крепления могут быть расположены за пределами пространства, разделяющего стенки элемента конструкции, иначе говоря, на наружном крае указанных отверстий, поэтому выполнение отверстий в этих стенках упрощается. Кроме того, можно выполнить отверстия меньшего размера, что позволяет сохранить целостность стенок элемента конструкции.
Таким образом, такие средства удержания и крепления расположены на наружных сторонах стенок элемента конструкции, иначе говоря, на сторонах, которые не обращены друг к другу. Предпочтительно средства удержания и крепления могут образовать вокруг отверстий участки наружной стороны, которые расположены перпендикулярно к оси отверстий и взаимодействуют со штифтом с целью лучшего удержания штифта.
Другие преимущества и отличительные признаки изобретения можно рассматривать отдельно или в комбинации:
- средства крепления указанного штифта могут быть средствами крепления в четверть оборота без инструмента, при этом отверстия элемента конструкции и штифт выполнены таким образом, чтобы неподвижно соединяться в результате поворота штифта на четверть оборота. Таким образом, соединение является простым и быстрым;
- штифт может быть разрывным и содержать зону начала разрыва, находящуюся между второй стенкой элемента конструкции и приемным гнездом указанного функционального элемента. Это позволяет гарантировать разрыв штифта в надлежащем месте, поскольку он удерживается в поперечном направлении вблизи зоны начала разрыва либо приемным гнездом, либо отверстием второй стенки элемента конструкции;
- стенки элемента конструкции могут быть стенками, являющимися частью профиля, например, профиля с сечением по существу U-образной формы, что позволяет легко выполнять элемент конструкции, который к тому же может быть относительно жестким с учетом соединения между стенками. Преимущество профиля в виде U состоит в том, что он является легким и прочным;
- стенки элемента конструкции могут быть стенками, являющимися частью металлического профиля, и наружную сторону указанных стенок вокруг их соответствующего отверстия может по меньшей мере частично покрывать накладка из полимерного материала, при этом указанная накладка по меньшей мере частично образует средства удержания и крепления указанного штифта. Это позволяет получить легкий и прочный элемент конструкции. Кроме того, если стенки профиля не являются строго параллельными, например, по причине способа изготовления профиля, накладка позволяет реализовать строго параллельные наружные стороны, что может обеспечивать лучшее распределение сил на штифте и более надежное крепление. Кроме того, в накладке можно выполнять сложные формы, в частности, на уровне отверстий;
- накладку из полимерного материала можно соединить с указанными стенками посредством поверхностного литья, защелкивания, соединения в паз или приклеивания, предпочтительно посредством поверхностного литья;
- стенки элемента конструкции могут быть стенками, являющимися частью профиля из полимерного материала, и в этом случае профиль можно выполнять просто, например, посредством литья или любого другого соответствующего способа;
- приемное гнездо указанного функционального элемента может быть выполнено в виде блока эластомерного материала, посаженного в гнездо указанного функционального элемента, с целью ослабления вибраций.
Согласно предпочтительному варианту применения, конструктивный элемент является верхней балкой передней технической стороны, а функциональный элемент является радиатором.
Объектом изобретения является также автотранспортное средство, содержащее заявленное соединение.
Далее следует описание изобретения со ссылками на неограничивающие примеры, представленные на чертежах.
На фиг. 1 - показано соединение согласно варианту осуществления изобретения, вид изнутри в изометрическое;
на фиг. 2 показано соединение, изображенное на фиг. 1, вид снаружи в изометрии;
на фиг. 3 показано соединение, изображенное на фиг. 1 и 2, вид в разрезе;
на фиг. 4 - показан штифт соединения, изображенного на фиг. 1-3, вид в перспективе;
на фиг. 5 - отдельно показан элемент конструкции соединения, изображенного на фиг. 1-3, вид в перспективе.
В настоящем описании термины «передний», «задний», «верхний», «нижний» следует рассматривать относительно переднего и заднего направлений транспортного средства, когда соединение смонтировано на транспортном средстве. Оси Х, Y, Z соответствуют продольной (спереди назад), поперечной и вертикальной осям транспортного средства.
Под по существу горизонтальным, продольным или вертикальным следует понимать направление/плоскость, образующие угол не более ±20° и даже не более 10° или не более 5° с горизонтальным, продольным или вертикальным направлением/плоскостью.
Под по существу параллельным, перпендикулярным или под прямым углом следует понимать направление/угол, отстоящие не более чем на ±20° и даже не более чем на 10° или не более чем на 5° от параллельного, перпендикулярного направления или направления под прямым углом.
На фиг. 1 и 2 показано соединение элемента 1 конструкции, в данном случае верхней балки стороны FAT, и функционального элемента 2, в данном случае радиатора. Элемент 1 конструкции отдельно показан на фиг. 5.
Элемент 1 конструкции содержит две по существу параллельные стенки, отстоящие друг от друга на заранее определенное расстояние D1 (фиг. 3): первую верхнюю стенку 3 и вторую нижнюю стенку 4. В данном случае верхняя и нижняя стенки 3, 4 соединены по существу вертикальной стенкой 5 таким образом, что стенки 3, 4, 5 образуют профиль с сечением по существу в виде лежачего U. Например, расстояние D1 может составлять от 45 до 60 мм.
Как показано, в частности, на фиг. 5, верхняя 3 и нижняя 4 стенки содержат, каждая, сквозное отверстие, соответственно 6, 7. Эти отверстия 6, 7 расположены друг против друга. Иначе говоря, их оси совпадают.
Функциональный элемент 2 содержит гнездо 8, в котором располагают эластомерный блок 9, имеющий приемное гнездо 10 (фиг. 3). Эта конструкция обеспечивает фильтрацию вибраций между элементом 1 конструкции и функциональным элементом 2. Вместе с тем, изобретение не ограничивается этим выполнением, и приемное гнездо может быть выполнено непосредственно в функциональном элементе 2. Ось 11 приемного гнезда 10 совпадает с осью отверстий 6, 7 элемента 1 конструкции. Как показано на фиг. 1-3, приемное гнездо 10 функционального элемента 2 находится вблизи второй стенки элемента 1 конструкции, под этой стенкой. Например, расстояние D2, отделяющее в направлении оси 11 нижнюю стенку 4, в частности, элемент 1 конструкции, от приемного гнезда 10, составляет от 4 до 10 мм.
Соединение реализуют при помощи штифта 12, проходящего через отверстия 6, 7 элемента 1 конструкции. Свободный конец 13 этого штифта 12 заходит и удерживается внутри приемного гнезда 10, при этом его другой свободный конец содержит расширенную головку 14, опирающуюся на первую стенку 3 элемента 1 конструкции, в частности, на ее наружную сторону. Говоря другими словами, головка 14 штифта 12 опирается на сторону первой стенки 3, не обращенную ко второй стенке 4 (фиг. 3).
Штифт 12 удерживается и закреплен в отверстиях 6, 7 элемента 1 конструкции. Для этого отверстия 6, 7 выполнены так, что образуют средства удержания и крепления штифта 12, в частности, в вертикальном направлении (параллельно оси стержня штифта 12) и в поперечном направлении (перпендикулярно к стержню штифта 12). С учетом промежутка D1 между нижней 3 и верхней 4 стенками штифт 12 удерживается в поперечном направлении с меньшим риском прогиба или изгиба.
В представленном примере средства удержания и крепления выполнены для крепления штифта 12 типа «четверть оборота» без инструмента. Отверстия 6, 7 элемента 1 конструкции и штифт 12 выполнены в возможностью соединения путем вращения штифта 12 на четверть оборота вокруг его оси. Однако изобретение не ограничивается креплением этого типа, и можно предусмотреть другой тип крепления, например, завинчивание. Далее следует описание примера выполнения отверстий 6, 7 и штифта 12, обеспечивающих крепление «четверть оборота». Однако изобретение не ограничивается этим частным вариантом осуществления, и можно предусмотреть любой другой вариант, обеспечивающий крепление «четверть оборота».
В настоящем примере отверстия 6, 7 имеют, каждое, прямоугольную форму с закругленной и слегка расширенной центральной частью 6а, 7а, как показано на фиг. 5. Штифт 12 содержит цилиндрический стержень, имеющий две противоположные и параллельные фаски 15, 16. Расширенная закругленная центральная часть 6а, 7а каждого отверстия 6, 7 имеет форму, соответствующую окружности, с диаметром, равным или слегка превышающим диаметр цилиндрического стержня штифта 12, но меньшим длины отверстия 6, 7. Кроме того, штифт 12 имеет два диаметрально противоположных упора 17, 18, выполненных по существу перпендикулярно к цилиндрическому стержню в одной плоскости и расположенных между фасками. Эти упоры 17, 18 выполнены с возможностью прохождения через отверстия 6, 7, когда штифт 12 ориентируют таким образом, чтобы его фаски 15, 16 располагались параллельно длинным сторонам прямоугольных отверстий 6, 7. Таким образом, понятно, что вращение штифта 12 на четверть оборота приводит к расположению упоров 17, 18 под нижней стенкой 4 в направлении ширины отверстий 6, 7, блокируя таким образом штифт 12 вдоль его оси, соответствующей оси 11 на фигурах, как показано на фиг. 3.
Кроме того, крепление штифта 12 можно улучшить за счет выполнения двух диаметрально противоположных язычков 19, неподвижно соединенных с внутренней стороной головки 14 и направленных к стержню штифта 12 (на фиг. 4 показан только один язычок), которые могут взаимодействовать с краем верхнего отверстия 6 после поворота штифта 12, то есть в соединенном положении штифта 12. В представленном примере стенки 3, 4 содержат также вокруг отверстий 6, 7 соответственно участки 3а, 4а наружной стороны, которые проходят перпендикулярно к оси 11 отверстий 6, 7. Таким образом, упоры 17, 18 штифта 12 опираются на плоский участок 4b нижней наружной стороны, тогда как язычки 19 могут опираться на край отверстия 6 по существу на уровне участка 3а верхней наружной стороны. Это позволяет улучшить удержание штифта 12 вдоль его оси.
В представленном примере штифт 12 дополнительно имеет зону 20 начала разрыва, в данном случае канавку, образующую суженное сечение и расположенную между упорами 17, 18 и частью его свободного конца 13, заходящей в приемное гнездо 10, как показано на фиг. 3. Таким образом, зона 20 начала разрыва расположена на небольшом расстоянии от зон удержания штифта 12: отверстия 7 нижней стенки 4 элемента 1 конструкции и приемного гнезда 10 функционального элемента 2. Таким образом, удар, приводящий к перемещению элемента 1 конструкции в заднюю сторону транспортного средства в направлении Х, поперечном к оси штифта 12, со всей очевидностью приведет к разрыву штифта 12 на уровне его зоны 20 начала разрыва.
В представленном на фигурах варианте выполнения стенки 3, 4 элемента 1 конструкции являются частью металлического профиля с U-образным сечением, на котором частично выполнена накладка 22 из полимерного материала. В частности, эта накладка 22 частично покрывает наружные стороны верхней 3 и нижней 4 стенок вокруг их соответствующего отверстия 6, 7. В представленном примере эта накладка 22 выполнена не на всей наружной поверхности профиля и содержит верхнюю накладку 22а вокруг отверстия 6 и нижнюю накладку 22b вокруг отверстия 7. Эти верхняя 22а и нижняя 22b накладки находятся на наружных сторонах нижней 3 и верхней 4 стенок соответственно, иначе говоря, на сторонах, не обращенных друг к другу, как показано, в частности, на фиг.3. Иначе говоря, эти накладки 22а и 22b не расположены между стенками 3 и 4. Это расположение имеет ряд преимуществ, в частности, когда эту накладку 22 выполняют посредством поверхностного литья. Действительно, в этом случае нет необходимости в увеличении размеров отверстий 6 и 7 металлического профиля для обеспечения прохождения элементов пресс-формы с целью выполнения накладки 22, так как она находится снаружи металлического профиля. Таким образом, отверстия 6, 7 могут иметь строго необходимый размер. Это позволяет, в частности, ограничить ослабление металлического профиля, причиной которого может стать присутствие отверстий. Эти преимущества можно также отметить для элемента конструкции, выполненного из полимерного материала, иначе говоря, для элемента, профиль и накладка которого выполнены в виде единой детали из полимерного материала.
В данном случае накладка 22 выполнена посредством поверхностного литья на металлическом профиле, что позволяет осуществлять простое серийное производство без последующего монтажа. Вместе с тем, можно предусмотреть другие способы соединения накладки 22, например, при помощи клея, путем защелкивания или другим способом.
Кроме того, в случае металлического профиля из соображений упрощения способа изготовления профиля его стенки 3, 4 могут быть не строго параллельными, как показано на фигурах. В этом случае наружная накладка 22 позволяет получить участки 3а, 4а наружной стороны, которые проходят перпендикулярно к оси 11 отверстий 6, 7 и могут входить в состав средств удержания и крепления в соответствии с настоящим изобретением, что является предпочтительным для блокировки и удержания штифта 12 вдоль его оси. Следует отметить, что такие участки 3а, 4а наружной стороны, которые проходят перпендикулярно к оси 11, можно легко получить за счет выполнения элемента конструкции полностью из полимерного материала.
Например, в качестве полимерного материала для накладки или профиля можно указать полипропилен, в случае необходимости, усиленный, или любой другой полимерный материал, обладающий необходимой жесткостью. Если профиль является металлическим, то в качестве его материала можно использовать алюминий, сплав на основе алюминия или сталь, в частности, нержавеющую сталь.
В описанном примере элемент конструкции выполнен в виде профиля с по существу U-образным сечением. Однако изобретение не ограничивается этим типом сечения, и можно предусмотреть сечение, подобное H или I, если оно имеет две по существу параллельные стенки, в которых можно выполнить отверстия для прохождения штифта, как было описано выше.