Устройство крепления автомобильного рейлинга

Полезная модель относится к устройствам крепления рейлинга на крыше легкового автомобиля.  Рейлинги – продольные лаги (выступающие поручни) на крыше, служашие для крепления груза или багажника (https://volvo-club.kz/faq/interes/159-termin-ru.html).
Известны различные способы крепления багажников на крыше автомобилей, например, с использованием устройств для крепления поперечных балок на  боковых сторонах крыши в проемах сливных канавок (WO 89/00519, публ. 26.01.1989) или с креплением поперечных балок на боковой стороне крыше в проеме двери с зацепом за  кромку крыши (WO 2017/214063 A1, публ. 14.12.2017).
Известна установка рейлингов в сборе с прикрепленными к ним предварительно профильными металлическими кронштейнами, повторяющими профиль кузова и имеющими на каждом кронштейне по одному соединительному отверстию, которые при установке рейлинга  совмещаются со  штатными резьбовыми отверстиями под уплотнителями дверных проемов кузова автомобиля и закрепляются болтовыми соединениями (автомобиль ВАЗ-2123 «Chevrolet-Niva», https://chevniva.ru/ustanovka-rejlingov-na-shevrole-niva/).
Известна установка рейлингов на автомобиле Nissan  Qashqai Turbodiesel, которая может осуществляться  производителем или владельцем автомобиля, путем покупки готового комплекта рейлингов с устройствами их крепления на автомобиле (https://www.drive2.ru/l/459925714972470485/). Установка такого устройства крепления рейлингов осуществляется в водостоке крыши на штатных местах, представляющих собой специально приваренные четыре пластины с обеих боковых сторон водостока (по две на каждую сторону). Переднее устройство для крепления рейлинга представляет собой литую пластину из алюминия с проемами, в которых  выполнены два горизонтальных резьбовых отверстия для болтов крепления устройства  на автомобиле и два вертикальных отверстия для  шпилек, на которые монтируется рейлинг. Устройство закрепляется в водостоке крыше путем тугого заворачивания болтов в горизонтальные отверстия до упора их в приваренные пластины, при этом устройство с другой стороны также упирается в подобные приваренные пластины.
Обращаем внимание на то, что производитель заранее предусматривал  установку рейлингов и приваривал специальные пластины под собственную конструкцию устройства крепления рейлингов.
Существо проблемы заключается в следующем. Сегодня в многочисленных специализированных магазинах представлено множество как модельных, так и универсальных рейлингов. Их отличие заключается в том, что модельные закрепляющие элементы производятся для конкретной марки машины, поэтому монтировать их на другие автомобили не представляется возможным. Универсальные закрепляющие элементы предназначены для установки на большинство современных транспортных средств отечественных и зарубежных производителей.      Гораздо сложнее установить рейлинги на автомобиль, конструкция которого не предусматривает наличие на крыше штатных отверстий для закрепляющих элементов
(http://auto-wiki.ru/ustanovka-rejlingov-na-kryshu/).
Первая трудность, с которой предстоит столкнуться - найти подходящие рейлинги…. Вторая сложность заключается в том, что раз завод не рассчитывал на установку рейлингов, то и усилителей на крыше для них нет. Придется своими руками не только усиливать конструкцию в местах креплений дуг, но и делать отверстия в крыше. Стоит учитывать, что недостаток жесткости или неправильно установленные рейлинги могут продавить крышу.
Таким образом, не предусмотренная заводом-изготовителем система крепления в крыше, не дает производителям багажных систем возможности для выпуска рейлингов. А вы испытываете необходимость в дополнительном багажнике на крыше.
(https://xn--80aal0a.xn--80asehdb/car-description/reviews-tests/lada-xray-reviews-tests/1384-varianty-ustanovki-bagazhnika-na-kryshu-lada-xray.html)
Ниже рассматривается проблема установки устройства крепления продольного рейлинга в водостоке крыши легкового автомобиля, закрываемом, как правило, молдингом,  в случае, когда производитель автомобиля не предусмотрел специальных элементов, позволяющих использовать профиль водостока крыши для установки устройства крепления рейлинга.   Анализ патентной и научно-технической информации не позволил выявить существенного количества таких решений. А самодельные конструкции устройств для крепления  рейлингов с их установкой зачастую приводят к существенным ремонтным работам.
Известно устройство крепления автомобильного рейлинга, содержащее две пластины, соединяемые посредством крепежных элементов, бобышку с отверстием с внутренней резьбой, жестко соединенную с пластинами, причем одна из пластин выполнена с участками, имеющими разную высоту и расположенными по длине указанной пластины (патент РФ 171866 на полезную модель, публ. 19.06.2017)..
Устройство по патенту характеризуется также  тем, что на пластинах выполнены участки с загибами, образованными отогнутой частью пластин.
Кроме того,  устройство по патенту характеризуется тем, что бобышка прикреплена к наружной стороне одной из пластин через дополнительную пластину.
По совокупности признаков выбираем решение по патенту РФ 171866 в качестве прототипа.
В качестве недостатка прототипа можно указать, что  вариант крепления по патенту не имеет дополнительно системы страховки фиксации крепления на крыше автомобиля. В частности, в случае установки креплений без контроля момента затяжки крепежных элементов, или под воздействием вибраций при эксплуатации, пластины могут разойтись, что может привести к потере фиксации крепления на крыше автомобиля.
Также необходимо отметить большое количество частей креплений у прототипа, что увеличивает сложность и время установки устройства на автомобиле.
Технический результат заключается в устранении недостатков прототипа и создании устройства крепления автомобильного  рейлинга,  обеспечивающего его надежное и устойчивое от вибраций при эксплуатации крепление к кузову автомобиля.
Дополнительным техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение арсенала средств для крепления рейлингов на автомобилях, не имеющих штатных мест для их установки, что дает потребителям возможность выбора варианта для установки рейлинга на таких автомобилях.
Технический результат достигается решением технической задачи по созданию   устройства крепления автомобильного рейлинга, содержащего две детали для крепления устройства к кузову, соединяемые между собой посредством крепежных элементов,  отверстие с внутренней резьбой на одной из детали для крепления рейлинга к устройству, характеризующегося тем, что  детали: передний кронштейн и соединительный кронштейн, представляют собой  профильные элементы  сложной формы  с горизонтальными и вертикальными плоскостями, при этом каждый кронштейн имеет внутренний конец в виде вертикального хвостовика  с  отверстиями для соединения  кронштейнов  между собой  и наружный конец в виде профиля, имеющего в поперечном сечении форму буквы «П»  с удлиненной  верхней перекладиной, представляющей горизонтальную плоскость кронштейна,  на которой выполнена  продольная сквозная прорезь, начинающаяся от кромки кронштейна, а боковые стороны кронштейна располагаются друг от друга на  расстоянии, которое увязывается с шириной дна водостока крыши автомобиля, т.е. преимущественно с  использованием большей части ширины дна водостока.
В заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом дополнительная защита (страховка) осуществляется наличием конструктивной прорези в кронштейнах, что позволяет избежать демонтажа рейлингов во время эксплуатации. Заявляемая конструкция устройства обеспечивает его высокую устойчивость к вибрационным воздействиям и колебаниям, которые передаются на рейлинги и устройства крепления рейлингов от груза багажа, который может составлять до 60-70 кг.  Помимо прорези, высокая устойчивость устройства к инерционным колебаниям груза обеспечивается созданием большой площади опоры кронштейнов на дно водостока. Эта площадь определяется максимально широким расположением нижних кромок боковых сторон кронштейна и их достаточной протяженностью.
Кроме того, устройство характеризуется тем, что отверстие с внутренней резьбой выполнено на гайке или бобышке, неразъемно прикрепляемой на горизонтальной плоскости переднего кронштейна.
Кроме того, устройство характеризуется тем, что сквозная прорезь наружного конца каждого из кронштейнов имеет на входе расширенную часть.
Ширина сквозной прорези наружного конца каждого из кронштейнов рассчитывается с учетом толщины штатного стыковочного сварочного ребра боковины и крыши кузова автомобиля.
Высота боковых сторон наружного конца каждого из кронштейнов рассчитывается с учетом расстояния от нижней кромки загиба   штатного стыковочного сварочного ребра  до дна водостока в крыше кузова автомобиля, на которое устанавливается устройство.
Кроме того, устройство характеризуется тем, что при его установке на автомобиль под боковые стороны наружного конца каждого из кронштейнов устанавливается  прокладка. Наличие прокладки или ее отсутствие не является существом заявляемой полезной модели. Необходимость установки прокладки может определяться в процессе эксплуатации устройства. Прокладка может выполнять как защитную функцию (защита от возможного повреждения нижними кромками боковых сторон кронштейна), так и регулировочную компенсационную функцию, для обеспечения плотной установки устройства в вертикальном направлении с учетом высоты «h» боковой стороны кронштейна и  расстояния от нижней кромки загиба   штатного стыковочного сварочного ребра  до дна водостока в крыше кузова автомобиля
Заявляемая полезная модель представлена на прилагаемых фигурах, где:
фиг. 1 – устройство крепления автомобильного рейлинга в сборе, вид в изометрии;
фиг. 2 – профильный элемент устройства:
а) – вид спереди;  б) – вид сверху;   в) – вид сбоку;
фиг. 3 -  устройство в сборе:
а) – вид спереди;   б) – вид сверху;
фиг. 4 – устройство в сборе, установленное в водостоке крыши автомобиля, вид сверху;
фиг. 5 – устройство, разрез А-А;
фиг. 6 – устройство, установленное в водостоке крыши автомобиля вид ѕ сверху-сбоку;
Фиг. 7 – устройство, установленное в водостоке крыши автомобиля, вид ѕ сверху- сзади;
Фиг. 8 – устройство, установленное в водостоке крыши автомобиля, вид ѕ сверху- спереди;
Заявляемая полезная модель устройства крепления автомобильного рейлинга представлена ниже в одном из вариантов исполнения. Устройство состоит из переднего кронштейна 1 и соединительного кронштейна 2 (фиг.1), которые представляют собой профильные элементы сложной формы с горизонтальными и вертикальными плоскостями. Кронштейны соединяются между собой посредством крепежных элементов: болтов 3, гаек 4 и шайб 5 (фиг.3), используемых при установке и закреплении  устройства в водостоке (водосточном желобе) крыши легкового автомобиля. На горизонтальной плоскости переднего кронштейна 1 неразъемно прикреплена гайка 6 с отверстием с внутренней резьбой для крепления рейлинга. Каждый кронштейн 1 и 2 имеет внутренний конец в виде вертикального хвостовика 7  с  отверстиями 8 (круглой или вытянутой формы) для соединения  кронштейнов 1 и 2  между собой  и наружный конец 9  в виде профиля 10 (фиг.2в), фиг.1, фиг.5), имеющего в поперечном сечении форму буквы «П»  с удлиненной  верхней перекладиной, представляющей горизонтальную плоскость кронштейна,  на которой выполнена  продольная сквозная прорезь 11, начинающаяся от кромки кронштейна. Сквозная прорезь 11 наружного конца каждого из кронштейнов может иметь на входе расширенную часть 12 (фиг. 2б).
Ширина сквозной прорези 11 наружного конца каждого из кронштейнов 1 и 2 рассчитывается с учетом толщины штатного стыковочного сварочного ребра боковины и крыши кузова конкретной марки автомобиля.
Боковые стороны 13 кронштейна располагаются друг от друга на расстоянии «S», которое увязывается с шириной дна водостока крыши автомобиля (фиг. 5), т.е. преимущественно с  использованием большей части ширины дна водостока.
Высота «h» боковых сторон 13 ((фиг. 2а), 2в),3а), фиг.5), наружного конца каждого из кронштейнов 1 и 2 рассчитывается с учетом расстояния от нижней кромки загиба 14 (фиг.5,6,7) штатного стыковочного сварочного ребра 15 (фиг. 5,6,7) до дна водостока (водосточного желоба) 16, на которое устанавливается устройство. Высота «h» боковых сторон 13 может зависеть от марки автомобиля.
Расширенная, например, скругленная часть 12 в начале сквозной прорези 11 предназначена  для облегчения захода каждого из кронштейнов 1 и 2  в соответствующее штатное стыковочное сварочное ребро 15 боковины и крыши кузова автомобиля, при этом в местах установки кронштейнов 1 и 2 сварочное ребро 15 имеет увеличенную высоту (по сравнению с низкой частью ребра) и загибы 14. Сварочное ребро 15 располагается в водостоке (водосточном желобе) 16, который имеется с обеих боковых сторон крыши автомобиля. Водосточный желоб 16 закрывается сверху молдингом (не показан). Наличие загибов 14 на сварочном ребре 15 является обязательным условием для монтажа устройства на автомобиле. Для повышения жесткости соединения переднего кронштейна 1 и соединительного кронштейна 2,  к вертикальному хвостовику 7 переднего кронштейна 1 приваривается усилительная пластина 17. В другом варианте исполнения усилительная пластина 17 может неразъемно  крепиться  к соединительному кронштейну 2.
Размеры кронштейнов 1 и 2 определяются прежде всего конструкцией водостока и сварочного ребра марки автомобиля, для которого предназначается заявляемое устройство для крепления рейлинга.
Установка устройства на автомобиле осуществляется следующим образом.
Снимается молдинг с каждой стороны автомобиля. В месте крепления рейлинга устанавливается передний кронштейн 1 (с гайкой 6 для крепления рейлинга) путем вставления его под загиб сварочного ребра на дне водосточного желоба 16 за счет наличия сквозной прорези 11 с заходной скругленной частью. Затем таким же образом устанавливается присоединительный кронштейн 2 под соседний загиб сварочного ребра. Кронштейны распираются до упора концов сквозных прорезей 11 в кромки сварного шва в зоне его увеличенной высоты и начала загиба и затем жестко скрепляются между собой с помощью крепежных элементов 3-5, образуя надежное прочное соединение устройства с кузовом. В рейлинге, в месте, ответном оси резьбового соединения гайки 6 устройства, выполняется отверстие для его крепления к устройству любым из известных способов. После установки четырех устройств (по два на каждую сторону) в водостоках (водосточных желобах), а затем и рейлингов с каждой стороны, устанавливаются молдинги. Конструкция проверяется на прочность крепления рейлингов.
В основном или других вариантах исполнения в зависимости от марки автомобиля возможно использование прокладок под нижние кромки П-образного профиля устройства. Прокладки могут понадобиться, например, для исключения повреждения лакокрасочного покрытия крыши автомобиля в  местах установки устройств. Кроме того, в ряде случаев прокладки могут играть роль компенсирующих, для обеспечения плотности установки устройства на автомобиле, как это описано выше.
Заявляемый вариант исполнения устройства предназначен для установки его на легковых автомобилях следующих марок: Lada XRAY, Renault Captur, Hyunday Creta, Mazda CX5, Hyunday Santafe, Hyunday Tucson и другие представители сегмента  SUV, B, С.
Технико-экономические преимущества заявляемой полезной модели заключаются в создании надежной конструкции устройства крепления автомобильного рейлинга на автомобилях, не имеющих штатных мест для крепления рейлинга, но имеющих водосток на крыше.