АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С КОНСТРУКЦИЕЙ КУЗОВА И СПОСОБ МОНТАЖА КОНСТРУКЦИОННОЙ КРЫШИ НА КОНСТРУКЦИИ КУЗОВА АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE WITH BODY STRUCTURE AND METHOD OF MOUNTING STRUCTURAL ROOF ON VEHICLE BODY STRUCTURE

Настоящее изобретение в целом относится к автомобильной отрасли, а более конкретно - к конструкционной крыше и к транспортному средству, снабженному подобной крышей.
У большинства автотранспортных средств кузов содержит надстройку, образующую защитный отсек для пассажиров, и основание, к которому крепятся элементы ходовой части, такие как двигатель и приводные механизмы колес.
Верхняя часть надстройки обычно содержит крышу, изготовленную из стали.
Для увеличения освещенности пассажирского салона верхняя часть надстройки может частично изготавливаться из светопропускающего материала, как в транспортном средстве со стеклянным верхним люком или со стеклянной панорамной крышей.
Для дополнительного увеличения освещенности поверхность светопропускающей части должна быть приподнятой. В этой связи известны транспортные средства со стеклянными панорамными крышами, корпус которых не имеет центральной поперечины, соединяющей центральные стойки кузова.
Для сохранения прочности кузова при ударе надстройку выполняют таким образом, чтобы с боковых сторон кузова транспортного средства имелись продольные брусья крыши, образующие узел из обшивки продольного бруса и конструкции продольного бруса.
Подобный узел образует балку замкнутого сечения, передний конец которой соединен с конструкцией рамы лобового стекла, включающей в себя часть стойки лобового стекла и переднюю поперечину крыши, а задний конец которой соединен с задней поперечиной крыши.
В отличие от крыши, изготовленной из стального листа, конструкция кузова транспортного средства со стеклянной панорамной крышей не имеет центральной поперечины, позволяющей механически соединить продольные брусья крыши. Поэтому распределение ударных сил на остальную часть надстройки обеспечивается за счет изменения конструкции других поперечин крыши, а именно передней и задней поперечин, а также за счет увеличения сечения продольных брусьев крыши.
Соответственно боковые кромки крыши оказываются закрыты продольными брусьями, поэтому светопропускающая часть крыши ограничена размерами продольных брусьев.
Каждый из продольных брусьев может быть закрыт снаружи стороной кузова, являющейся частью конструкции кузова, которая видна снаружи транспортного средства и которая частично закрывает другие конструкционные элементы, такие как центральные стойки кузова и обшивку задней боковой стенки кузова. Подобная архитектура не способствует улучшению эстетичного вида из-за использования разных материалов при изготовлении светопропускающей крыши и боковой части кузова. Контраст, создаваемый боковой частью кузова, изготовленной из стального листа и закрывающей продольный брус крыши, отчетливо заметен снаружи транспортного средства из-за ее расположения между боковыми стеклами и светопропускающей стеклянной крышей.
Кроме этого, имеется еще один недостаток в плане соблюдения нормативных требований, поскольку в некоторых странах при формировании части крыши, находящейся, по существу, вертикально над пассажирами транспортного средства, запрещено использовать любые материалы, кроме стали.
Одна из задач изобретения заключается в том, чтобы устранить некоторые из указанных недостатков, с целью увеличения освещенности внутри пассажирского салона, частично скрыв при этом геометрию продольного бруса.
В этой связи изобретение относится к автотранспортному средству с конструкцией кузова, определяющей раму крыши, образованную передней и задней поперечинами, которые соединены между собой при помощи продольных брусьев, транспортное средство включает в себя конструкционную крышу, включающую в себя силовую раму, которая выполнена с возможностью зацепления с рамой крыши, разграничивающей верхнюю часть транспортного средства, и светопропускающую панель, которая может быть закреплена к силовой раме, предварительно установленной на кузове транспортного средства, с целью закрытия по меньшей мере рамы, силовая рама включает в себя переднюю соединительную часть, соединенную с задней соединительной частью при помощи продольных балок, форму указанных передней и задней соединительных частей выбирают так, чтобы они зацеплялись с передней и задней поперечинами рамы крыши, таким образом, чтобы каждый продольный брус соединялся со смещенным продольным брусом, образуемым продольной балкой.
Согласно изобретению транспортное средство может обладать одним из следующих параметров, по отдельности, либо в комбинации:
- каждая из продольных балок может быть балкой жесткости с открытым сечением, получаемой путем штамповки стальной пластины, используемой при изготовлении силовой рамы;
- каждая из продольных балок может быть балкой жесткости, получаемой путем формования композитного материала;
- каждая из продольных балок может быть балкой жесткости, изготовленной из алюминия;
- каждая из продольных балок может иметь, по существу, U-образное сечение, на каждой из боковых стенок которого имеется по меньшей мере по одному ребру жесткости;
- у светопропускающей панели имеется по меньшей мере одно продольное отверстие комплементарной формы, выполненное с возможностью зацепления с продольной балкой, в пределах монтажных допусков;
- у светопропускающей панели имеется по меньшей мере одна непрозрачная область, предназначенная для маскирования участков рамы и/или конструкции кузова транспортного средства;
- после установки светопропускающей панели на раме непрозрачные области расположены, по существу, напротив передней и задней соединительных частей,
- каждая из балок жесткости образует посадочное место, форма которого позволяет помещать в него аксессуар, такой как внутренний светильник или решетку воздуховода.
Изобретение также относится к способу монтажа конструкционной крыши на конструкции кузова транспортного средства, транспортное средство обладает любым из вышеперечисленных параметров, конструкцию кузова изготавливают заранее с целью формирования рамы крыши, разграниченной передней и задней поперечинами, которые соединены между собой при помощи продольных брусьев, указанный способ монтажа включает в себя этап изготовления силовой рамы, этап монтажа рамы на раме крыши, а затем этап расположения и монтажа светопропускающей панели на раме с одновременным монтажом светопропускающей панели на раме крыши путем приклеивания.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
на фиг. 1 показан схематический вид снаружи, в перспективе, верхней части автотранспортного средства, включающей в себя конструкционную крышу по изобретению;
на фиг. 2 показан схематический вид в перспективе конструкционной крыши по изобретении по фиг. 1;
на фиг. 3 показан схематический разобранный вид в перспективе конструкционной крыши по изобретении по фиг. 2;
На фиг. 4 показан укрупненный вид части транспортного средства, в поперечном сечении, на котором видно расположение составных компонентов конструкционной крыши по изобретению на отдельных элементах кузова транспортного средства.
При описании фигур 1-4 используются термины «передний», «задний» и «боковой», которые следует понимать применительно к штатному движению или движению вперед транспортного средства. Кроме этого, продольная ось транспортного средства является осью Х, соединяющей переднюю и заднюю части транспортного средства, поперечная ось транспортного средства является осью Y, соединяющей между собой боковые стороны, а вертикальная ось транспортного средства соответственно является осью Z.
На фиг. 1 показан схематический вид верхней части транспортного средства, в данном случае - автомобиля, снабженного, в частности, лобовым стеклом 8, которое отделено от заднего стекла 9 конструкционной крышей 1, в котором крыша предназначена для увеличения жесткости конструкции кузова. В этой связи, конструкционная крыша обеспечивает дополнительные пути передачи усилий, позволяя таким образом оптимизировать конструкцию верхней части кузова в плане снижения веса.
Конструкционная крыша 1 также включает в себя светопропускающую панель 15, которая расположена непосредственно между лобовым стеклом 8 и задним стеклом 9 и установлена заподлицо, таким образом, что все элементы находятся на одной продольной линии.
Как показано на фиг. 1 левая боковая кромка конструкционной крыши закрывает верхнюю часть конструкции кузова транспортного средства так, что светопропускающая панель 15 также расположена заподлицо с левыми боковыми стеклами и боковиной 5 кузова, разграничивая своей верхней кромкой раму задней боковой стенки кузова. То же самое можно сказать и о правой кромке (на фиг. 1 не показана), вследствие чего, за счет симметрии левой и правой сторон относительно срединной плоскости с осями Х и Y, панель 15 имеет спускающиеся боковые кромки, которые зацепляются с элементами бокового остекления, которые могут быть как элементами дверей, так и неподвижных конструкций, например, стеклами боковой стенки кузова.
После крепления к верхней части конструкции кузова, светопропускающая панель 15 взаимодействует посредством своих передней и задней боковых кромок с лобовым стеклом 8 и задним стеклом 9, соответственно.
Близкое расположение светопропускающей панели 15 от задней боковой стенки кузова, открываемых боковых стекол и заднего стекла 9 увеличивает освещенность внутри пассажирского салона транспортного средства.
Пути передачи усилий, определяемые указанной конструкционной крышей 1, реализованы за счет использования продольных балок 13, которые проходят прямолинейно через светопропускающую панель 15, прогрессивно выступая за пределы панели 15 вдоль оси Z.
Передняя и задняя части каждой из продольных балок 13 жестко соединены с передней и задней частями 11, 12, как это показано на фиг. 3, так, чтобы узел, образуемый из продольных балок 13 и передней и задней частей 11, 12, определял силовую раму 10, которая выполнена с возможностью зацепления с рамой крыши, разграничивающей верхнюю часть транспортного средства.
Силовая рама 10 установлена на конструкцию кузова транспортного средства, разграничивая раму крыши. За счет этого продольные балки 13 способствуют увеличению жесткости конструкции кузова и, в частности, увеличению жесткости рамы крыши.
Перед установкой конструкционной крыши 1 на конструкцию кузова транспортного средства, формируют верхний корпус рамы из передней и задней поперечин 2, 3, которые соединяют между собой посредством продольных брусьев 4.
Как показано на фиг. 4, продольные балки 13 проходят, по существу, параллельно указанным продольным брусьям 4, но при этом продольные балки 13 смещены на расстояние D внутрь транспортного средства, так, чтобы продольные балки 13 можно было рассматривать в качестве смещенных продольных брусьев.
Далее, каждая из продольных балок 13 также будет именоваться смещенным продольным брусом, в отличие от продольного бруса 4, который разграничивает боковую сторону рамы крыши.
Что касается срединных плоскостей продольного бруса 4 и продольной балки 13 с осями Х и Z, то зазор между указанными двумя срединными плоскостями, вдоль оси Y, является расстоянием D, как это показано на фиг. 4.
По одному из вариантов осуществления и в зависимости от расстояния D, каждая из продольных балок 13 образует смещенный продольный брус, который может проходить перпендикулярно боковым креслам транспортного средства. Таким образом, голова водителя, как в леворульной, так и в праворульной машине, защищена снаружи благодаря наличию смещенного продольного бруса. То же самое можно сказать и о переднем и задних пассажирах, находящихся непосредственно рядом с дверной рамой.
После монтажа светопропускающей панели 15 на продольные балки 13 и продольные брусья 4, светопропускающая панель 15 образует соединение между одной из продольных балок 13 и примыкающим к ней продольным брусом 4. Через данную соединительную часть светопропускающей панели 15 может проходить наружный свет для рассеивания внутри пассажирского салона транспортного средства.
Также как и боковые брусья, смещенные боковые брусья создают соединение с верхней поперечиной 2 лобового стекла 8, обшивками 5 и 6 задних боковых стенок кузова и задней поперечиной 3. Для этого передняя и задняя части 11 и 12 силовой рамы 10 выполнены таким образом, чтобы за счет комплементарности форм они могли частично зацепляться с передней и задней поперечинами 2, 3, соответственно. Перед окончательным закреплением передняя и задняя части 11, 12 могут прижиматься соответственно к передней и задней поперечинам 2, 3 рамы крыши.
После этапа предварительного монтажа конструкционной крыши 1 на раме крыши передняя 11 и задняя 12 части рамы 10 закрывают переднюю и заднюю поперечины 2, 3, соответственно, за счет наложения вертикальной оси Z.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления силовая рама 10 изготовлена из стали, путем резки и формования после штамповки стального листа. Например, стальной лист может быть изготовлен из стали с высоким пределом упругости.
Рама также, например, может быть изготовлена полностью или частично из алюминия, либо путем формования композитного материала.
Передняя и задняя части 11, 12 являются пластинами листового металла и могут быть соединены с передней и задней поперечинами 2, 3 путем сварки или склеивания.
После того как рама 10 жестко соединена с рамой крыши, каждый из боковых брусьев 4 соединяют со смещенным боковым брусом, образованным продольной балкой 13, таким образом, чтобы усилия, направленные продольно вдоль оси Х в верхней части конструкции кузова, следовали по двум путям передачи усилий, а именно - основному пути, образуемому продольными брусьями 4, и дополнительному пути, образуемому смещенными продольными брусьями.
Указанная схема сборки компонентов продольных брусьев позволяет оптимизировать их конструкцию, в частности их сечение, таким образом, чтобы сечение каждого из продольных брусьев 4 было меньше, чем в решениях из известного уровня техники, в которых используют лишь один продольный брус и в которых крышу изготавливают лишь из листового металла, без каких-либо усилительных компонентов.
Сечение продольных брусьев 4 зависит от сечения продольных балок 13. Например, продольные брусья 4 имеют, по существу, L-образную форму, торцевые части которой образуют соединительные фланцы, которые могут соединяться с панелью 15, в частности, за счет склеивания посредством капель 33 клея по фиг. 4.
Рама 10, включая переднюю 11 и заднюю 12 части, а также продольные балки 13, является модулем, который может быть закреплен в качестве цельной детали к раме крыши, разграничивающей верхнюю часть конструкции кузова транспортного средства.
Конструкционная крыша 1 включает в себя светопропускающую панель 15 с имеющимися в ней отверстиями 16, вдоль каждого из которых может проходить продольная балка 13 после того как светопропускающая панель 15 накладывается поверх рамы 10.
Каждое из отверстий 16 является продольной подсветкой, проделанной в светопропускающей панели 15, и позволяет вставлять в нее одну из продольных балок 13, которые соответственно проходят вертикально и выступают за пределы светопропускающей панели.
Каждая из продольных балок 13 соответственно образует крепежный профиль, вертикально выступающий за поверхность светопропускающей панели 15.
По предпочтительному варианту осуществления, представленному на фигурах 1, 2 и 4, кромки отверстий 16 проходят параллельно боковым сторонам продольных балок 13 таким образом, чтобы вдоль оси Z между продольными балками 13 и панелью 15 не оставалось свободного зазора. Соответственно, после того как панель 15 закреплена к раме 10, отверстия 16 соответствуют по форме помещенным в них продольным балкам 13.
У каждой из продольных балок 13 имеются боковые крепежные фланцы 14, выполненные с возможностью помещения на их наружную поверхность капель 33 клея, позволяющих закреплять расположенную сверху панель 15.
Каждая из продольных балок 13 является продолжением вверх верхней части светопропускающей панели 15, таким образом, чтобы вдоль оси Z между светопропускающей панелью 15 и каждой из продольных балок 13 не оставалось зазора.
Каждая из продольных балок 13 может взаимодействовать с внутренней обшивкой 19 по фиг. 4, то есть может крепиться к внутренним сторонам соединительных фланцев 14, например, за счет приклеивания или защелкивания так, чтобы соединение было разъемным.
Стенка, образующая продольную балку 13 и обшивку 19, разграничивает полость 21, которая может быть выполнена с возможностью размещения в ней по меньшей мере одного аксессуара 18. Подобным аксессуаром, например, может быть осветительный элемент, предназначенный для создания подсветки внутри пассажирского салона, как это показано на фиг. 4.
По одному из вариантов осуществления подобный аксессуар 18 также может быть решеткой воздуховода, соединенного с системой вентиляции и/или кондиционирования транспортного средства.
По другому варианту осуществления подобный аксессуар 18 может выполнять двойную функцию - обеспечивать подсветку и тепловой комфорт посредством световода, который включает в себя выпускные отверстия воздухорассеивающего патрубка.
В этом случае обшивка 19 может включать в себя по меньшей мере одно отверстие, через которое могут рассеиваться свет или пульсирующий воздух, либо и то и другое.
По одному из вариантов осуществления конструкционной крыши 1, соединение продольной балки 13 с передней и задней частями 11, 12 рамы 10 обеспечивается при помощи пластин (не показаны), таким образом, чтобы материалы, используемые для изготовления соединительных частей 11 и 12 и изготовления продольных балок 13, а также крепежных пластин, могли быть разными, в частности для снижения веса конструкционной крыши 1.
Следовательно, крепежные пластины могут изготавливаться из стали, таким образом, чтобы их можно было закрепить при помощи сварки, например, точечной сварки, к передней и задней частями 11, 12 рамы 10.
По одному из вариантов осуществления крепежные пластины могут быть цельноформованы с продольными балками 13.
По одному из вариантов осуществления продольные балки 13 изготовлены из композитного материала, например, стеклопластика. Соединение между крепежной пластиной и передней и задней частями 11, 12 рамы 10 может быть осуществлено посредством капель соответствующего клея.
Передняя и задняя части 11, 12 конструкции кузова могут быть выполнены из алюминия, таким образом, чтобы соединение между ними и передней и задней поперечинами 2, 3 осуществлялось при помощи пайки-сварки.
Предпочтительно светопропускающую панель 15 изготавливают из пластика, например, поликарбоната.
Как показано на фигурах 3 и 4, каждый из продольных брусьев 4 закрыт снаружи светопропускающей панелью 15 таким образом, чтобы боковые кромки панели 15 прижимались к соответствующим участкам продольных брусьев 4, образующих соединительные фланцы. Соединение между указанными элементами обеспечивается за счет капель 33 клея.
На внутреннюю поверхность каждого из продольных брусьев 4 помещена специальная обшивка 20, которая удерживается при помощи клея или за счет защелкивания, что обеспечивает ее размыкание.
Нижняя часть продольного бруса 4 зацепляется с уплотнительными средствами 30, которые в данном случае образованы манжетными уплотнениями 31 и 32, расположенными на специальном соединительном фланце и выступающими вниз за пределы продольного бруса 4.
0
Благодаря наличию спускающихся кромок, светопропускающая панель 15 повторяет изгиб относительно вертикальной оси. Величина указанного изгиба по фиг. 4 составляет примерно 45 относительно вертикальной оси.
Свободная и боковая стороны спускающейся кромки светопропускающей панели 15 могут быть продолжением одного из указанных уплотнений 31 и 32.
Светопропускающая панель 15 может включать в себя непрозрачную маску, предназначенную для того, чтобы сделать конструкцию кузова невидимой снаружи транспортного средства. Например, для этого можно использовать липкие ленты, именуемые регулировочными лентами транспортного средства. Однако также можно использовать другие средства, например, инжектирование другого материала в производственную пресс-форму для изготовления светопропускающей панели 15.
Поскольку светопропускающая панель 15 указанной конструкционной крыши 1 является непосредственным продолжением заднего стекла 9, последнее можно использовать в качестве элемента тормозных фонарей, обычно именуемого третьим стоп-сигналом, так чтобы через него мог проходить световой сигнал, видимый снаружи.
На боковых сторонах каждой из продольных балок 13 имеются усилительные пазы 17, указанные пазы также можно использовать для крепления транспортных аксессуаров, например дуг багажника (не показаны).