ЛОНЖЕРОН КОНСТРУКЦИИ ОСНОВАНИЯ КУЗОВА АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЙ ЛОНЖЕРОН
MOTOR VEHICLE BODY BASE STRUCTURE SPAR AND A MOTOR VEHICLE COMPRISING SUCH SPAR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к конструкции основания кузова автотранспортного средства, которая должна выдерживать различные воздействия и испытания на усталостную прочность.
В частности, изобретение относится к лонжерону конструкции основания кузова автотранспортного средства, содержащему кронштейн траверсы амортизатора, расположенный в лонжероне и предназначенный для взаимодействия с траверсой амортизатора, проходящей через лонжерон.
Изобретение относится также к автотранспортному средству, содержащему такой лонжерон.
Уровень техники
В конструкции основания кузова автотранспортного средства обычно с лонжероном соединен амортизатор. Как показано, в частности, на фиг. 1, лонжерон 1 содержит в заранее определенной зоне траверсу 2 амортизатора, проходящую через лонжерон 1, и кронштейн 3 траверсы, расположенный внутри лонжерона 1 и предназначенный, в частности, для обеспечения поддержания траверсы 2.
В частности, как показано на фиг. 2, кронштейн 3 траверсы выполнен в виде плоской пластины, деформированной так, чтобы ее можно было закрепить на внутренних стенках лонжерона 1, который имеет по существу открытое сечение U-образной формы. В частности, кронштейн 3 траверсы содержит, по меньшей мере, первые продольные стенки 4а, 4b, то есть стенки, ориентированные вдоль продольной оси X и неподвижно соединенные со стенками лонжерона 1, например, сварными точками или сварными швами. В этих первых стенках 4а, 4b просверлены отверстия для прохождения траверсы 2. Кронштейн 3 траверсы содержит также вторые поперечные стенки 5а, 5b, по существу перпендикулярные к первым стенкам 4а, 4b и ориентированные поперечно внутри лонжерона 1. Предпочтительно две поперечные стенки 5а, 5b содержат по существу в центре соответствующее отверстие 6а, 6b, в частности, для обеспечения выполнения катафореза в лонжероне 1 и предупреждения коррозии. Кроме того, одна из поперечных стенок кронштейна 3 траверсы, в частности поперечная стенка 5а на фиг. 2, продолжена горизонтальной поверхностью или стенкой 7а, имеющей отверстие 8а, предназначенное, в частности, для выполнения точки крепления системы ремня безопасности.
Однако, как показано на фиг. 3а и 3b, во время специальных испытаний, проводимых на транспортном средстве и на его конструкции основания кузова, например, испытаний на усталостную прочность, на уровне лонжерона 1 могут появляться трещины, что абсолютно нежелательно, поскольку такие проблемы могут привести к задержке выпуска в продажу транспортного средства. Это происходит, в частности, во время испытаний, называемых «испытаниями на шарнирность» амортизатора, при которых вокруг продольной оси X на уровне точки крепления Ρ амортизатора (фиг. 3b) прикладывают момент сил, как показано на фиг. 3а, где лонжерон 1 находится в положении покоя до воздействия, которое приводит к деформации в виде параллелограмма сечения лонжерона, показанного на фиг. 3b. Действительно, под действием этого момента и толкающей силы F, создаваемой амортизатором, по стрелке F, показанной на фиг. 3b, стенки лонжерона 1 и кронштейна 3 траверсы деформируются, по существу образуя параллелограмм, как показано на фиг. 3b. Такая деформация связана, в частности, с тем, что рассматриваемое сечение имеет очень слабую инерцию, в частности, на уровне задней стороны 5b кронштейна 3 траверсы, которая не является достаточно жесткой и представляет собой наиболее чувствительную зону на уровне лонжерона.
Для решения этой проблемы было предложено усилить лонжерон, в частности в документе US 2006/0097533, в котором раскрыто устройство усиления в виде квадратной пластины, образующей усилительный шпангоут. Пластина имеет три фальцованных края для соединения с тремя сторонами лонжерона, на котором ее располагают. Однако это решение усиления не является самодостаточным, поскольку для получения усиления соединены все стороны лонжерона, что порождает другие напряжения. Это решение оказалось также не совместимым с зоной, на которой необходимо выполнить такое усиление, в частности, с присутствием точки крепления ремня 8а, которая мешает применить решение такого типа.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков, присущих известным устройствам, за счет создания лонжерона конструкции основания кузова автотранспортного средства, который может соответствовать воздействию любого типа и испытаниям на усталостную прочность, оставаясь при этом простым в изготовлении и не требуя значительных конструктивных изменений окружающих его деталей.
Лонжерон согласно изобретению содержит устройство усиления, расположенное внутри лонжерона, соединенное с кронштейном траверсы при помощи первых неразъемных средств крепления и соединенное с лонжероном при помощи вторых неразъемных средств крепления только на уровне внутреннего края устройства усиления.
Это очень простое устройство усиления конструкции позволяет просто и при небольших затратах усилить лонжерон в достаточной степени, чтобы он мог соответствовать всем критериям безопасности.
Другие преимущества и отличительные признаки изобретения можно рассматривать отдельно или в комбинации:
- указанные вторые средства крепления могут содержать сварной шов, ориентированный поперечно относительно лонжерона таким образом, чтобы неподвижно соединить лонжерон и устройство усиления вдоль вертикальной оси;
- указанные первые средства крепления могут содержать несколько сварных точек, например, пять сварных точек, распределенных на вертикальной поверхности устройства усиления, входящей в контакт с вертикальной поверхностью кронштейна траверсы, таким образом, чтобы неподвижно соединить лонжерон и устройство усиления вдоль горизонтальной оси;
- устройство усиления может представлять собой по существу плоскую металлическую пластину, по существу повторяющую внутренние форму и размеры лонжерона и выполненную из такого же материала и с такой же толщиной, что и кронштейн траверсы, например, около 1,8 мм;
- лонжерон может быть задним лонжероном автотранспортного средства или передним лонжероном автотранспортного средства.
Объектом изобретения является автотранспортное средство, которое может соответствовать различным испытаниям на безопасность, усталостную прочность и т.д.
В частности, этот объект изобретения отличается тем, что автотранспортное средство содержит, по меньшей мере, один такой лонжерон.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания частного варианта осуществления изобретения, представленного исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан известный лонжерон, вид в разрезе и в перспективе на уровне зоны кронштейна траверсы амортизатора, расположенного в лонжероне;
на фиг. 2 детально показан кронштейн траверсы, расположенный внутри лонжерона, изображенного на фиг. 1;
на фиг. 3а схематично показан лонжерон, изображенный на фиг. 1 и 2, до любого воздействия, производимого при испытаниях, в частности испытаниях на усталостную прочность, вид в разрезе;
на фиг. 3b схематично показан лонжерон, изображенный на фиг. 3а, во время и после произведенных воздействий и деформации лонжерона, вид в разрезе;
на фиг. 4 показан вариант осуществления лонжерона в соответствии с изобретением, оснащенного устройством усиления на уровне зоны кронштейна траверсы амортизатора, расположенного в лонжероне, частичный вид в разрезе и в перспективе;
на фиг. 5 схематично показан лонжерон, изображенный на фиг. 4, после воздействия, производимого при проведении испытаний, в частности, испытаний на усталостную прочность, вид в разрезе.
Осуществление изобретения
В дальнейшем тексте описания идентичные или аналогичные элементы будут иметь одинаковые цифровые обозначения. Такие выражения как «задний» и «передний», «левый» и «правый», «верхний» и «нижний» и направления «продольное», «поперечное» и «вертикальное» будут соответствовать трехгранному углу Χ, Y, Z, показанному на фиг. 1-5, и представленным в описании определениям. В частности, продольное направление X соответствует направлению перемещения вперед автотранспортного средства (на фигурах для упрощения не показано).
Показанный на фиг. 4 и 5 лонжерон 10 в соответствии с изобретением содержит усилительную пластину 11, расположенную внутри лонжерона 10 и соединенную с кронштейном 3 траверсы и с лонжероном 10, чтобы препятствовать любой деформации лонжерона 10, в частности деформации в виде параллелограмма, как в известных решениях, во время испытаний на безопасность, в частности испытаний на усталостную прочность.
Показанная на фиг. 4 усилительная пластина 11 выполнена так, чтобы по существу соответствовать внутренней форме лонжерона 10. Предпочтительно усилительная пластина 11 выполнена в виде единой пластины, образующей вертикальную поверхность 12, ориентированную по существу перпендикулярно к лонжерону 10 и ограниченную четырьмя краями 13: двумя вертикальными краями 13а, 13с и двумя горизонтальными краями 13b и 13d. Предпочтительно усилительная пластина 11 соединена с кронштейном 3 траверсы, в частности с поперечной стенкой 5b кронштейна 3 траверсы при помощи первых неразъемных средств соединения и с лонжероном 10 при помощи вторых неразъемных средств соединения только на уровне своего нижнего горизонтального края 13d.
В частности, как показано на фиг. 5, усилительная пластина 11 соединена с лонжероном 10 предпочтительно при помощи сварного шва 14, соединяющего только нижний горизонтальный край 13d с лонжероном 10. Такой сварной шов 14 позволяет соединить лонжерон 10 с усилительной пластиной 11 вдоль вертикальной оси Z, то есть таким образом, чтобы направление крепления исключало любую степень свободы или относительное движение между двумя соединенными деталями, вдоль этой вертикальной оси Z.
Как показано, в частности, на фиг. 4, сварной шов выполнен, например, только вокруг закругления или полости 15 на нижней поверхности лонжерона 10, и не проходит по всему нижнему краю 13d пластины 11. Вместе с тем, сварной шов 14 можно выполнить по всей длине нижнего края 13d пластины 11.
Точно так же, как показано, в частности, на фиг. 5, усилительная пластина 11 соединена с кронштейном 3 траверсы предпочтительно при помощи сварных точек 16, соединяющих усилительную пластину 11 с кронштейном 3 траверсы, в частности, с поперечной стенкой 5b кронштейна 3 траверсы. Такие сварные точки 16 позволяют соединить усилительную пластину 11 с кронштейном 3 траверсы вдоль продольной оси X, то есть таким образом, чтобы направление крепления исключало любую степень свободы или относительное движение между двумя деталями, соединенными вдоль этой продольной оси X.
В частности, как показано на фиг. 5, усилительная пластина 11 предпочтительно соединена пятью сварными точками 16, распределенными на вертикальной поверхности 12 пластины 11 и вокруг отверстия 17, выполненного в усилительной пластине 11 и предназначенного для взаимодействия с отверстием 6b, выполненным в соответствующей стенке 5b кронштейна 3 траверсы. Такое отверстие 17, выполненное по существу на уровне центральной зоны усилительной пластины 11, обеспечивает, в частности, циркуляции катафореза в лонжероне 10. В целом, можно предусмотреть больше или меньше сварных точек 16 в зависимости от размеров усилительной пластины 11 и соответствующего лонжерона 10.
Например, усилительная пластина 11 является металлической пластиной, выполненной из такого же материала, что и кронштейн 3 траверсы, и имеет такую же толщину, предпочтительно порядка 1,8 мм.
В случае, представленном на фиг. 5, проведение испытаний на усталостную прочность в дополнение к силе F, появляющейся по причине присутствия амортизатора, не приводит к какой-либо деформации, в частности, в виде параллелограмма, благодаря усилительной пластине 11, расположенной в лонжероне 10 и соединенной с ним только своим нижним краем 13d и с кронштейном 3 траверсы своей вертикальной поверхностью 12. Это позволяет также значительно уменьшить напряжения на уровне зоны кронштейна 3 траверсы.
Таким образом, независимо от варианта осуществления лонжерона 10 в соответствии с изобретением, присутствие такой пластины 11, выполняющей роль устройства усиления, позволяет избегать появления каких-либо трещин в лонжероне во время воздействий и испытаний на усталостную прочность.
Кроме того, усилительную пластину 11 можно соединить вдоль продольной оси X с кронштейном 3 траверсы в лонжероне 10, не прибегая к конструктивным изменениям этого кронштейна. Пластина соединена только с дном лонжерона 10, а две вертикальные стороны лонжерона 10 соединены кронштейном 3 траверсы без изменения существующих деталей и с идеальным интегрированием в стандартную окружающую среду зоны траверсы 2 амортизатора.
Изобретение не ограничивается описанным выше вариантом осуществления. В частности, форма и размеры усилительной пластины 11 могут быть другими, если только лонжерон 10 содержит устройство 11 усиления, соединенное с лонжероном 10 своим нижним краем, и если такое устройство усиления позволяет избегать любой деформации лонжерона.
Кроме того, неразъемные средства соединения могут быть другими по типу и по количеству, если только они обеспечивают хорошее соединение усилительной пластины 11 с лонжероном 10 и усилительной пластины 11 с кронштейном 3 траверсы.
Изобретение можно применять для любого типа автотранспортного средства, в котором необходимо усилить лонжероны конструкции основания кузова, чтобы предотвратить деформацию в виде параллелограмма. Предпочтительно такой лонжерон 10 с таким устройством усиления можно расположить в передней или задней части автотранспортного средства. В случае расположения на переднем лонжероне такой кронштейн траверсы обеспечивает, например, крепление рамы двигателя или любой другой детали, требующей усиления.