ЗАЩИТА КАРТЕРА АВТОМОБИЛЯ

Настоящая полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к элементам защиты узлов и агрегатов подкапотного пространства автомобиля. Такие устройства получили распространенное название «защита картера» и служат, в частности, для защиты картера двигателя, коробки передач, деталей подвески и других узлов и агрегатов от удара в случае наезда на препятствие, для предотвращения попадания грязи, пыли и других инородных предметов в моторный отсек, уменьшения показателей внешнего шума.
Защита картера должна обладать оптимальной жесткостью и прочностью. При наезде на препятствие именно она получает основной удар и деформируется, при этом деформация не должна превышать зазор между защитой и картером, иначе картер двигателя будет поврежден в результате удара.
Кроме того, защита картера должна обеспечивать пассивную безопасность, то есть обеспечивать направленную деформацию. При лобовом столкновении двигатель должен перемещаться вниз, а ни в коем случае не в направлении салона автомобиля. Для выполнения этой функции защита картера обычно изготавливается с прогибом вниз.
Также один из важных факторов - это масса защиты картера. Она должна быть минимальной, но не в ущерб жесткости и прочности.
Наконец, защита картера не должна нарушать теплообмен в области нижней части автомобиля. Нарушение теплообмена может привести к риску перегрева двигателя и/или коробки передач, что, в свою очередь, может привести к поломке автомобиля. Также конструкция защиты картера должна обеспечивать удобство монтажа/демонтажа.
Таким образом, к защите картера предъявляется достаточно большой список требований, удовлетворить все из которых в известных аналогах либо не удается, либо удается, но ценой снижения уровня требований.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) заявленной защиты картера выбрано известное из уровня техники устройство для защиты картера двигателя транспортного средства, раскрытое в патенте RU 114449 U1, опубл. 27.03.2012. Известное устройство представляет собой панель с боковыми крыльями, расположенными под углом к плоскости панели, содержащую отверстия для крепежа, сливное отверстие, вентиляционные отверстия, расположенные в ее нижней горизонтальной части, а также продольные и поперечные ребра жесткости.
3
Известная защита картера изготовлена из термостабилизированного, стеклонаполненного полипропилена с коэффициентом механических потерь 0,16-0,4, толщиной не менее 3 мм, методом литья под давлением. Данный материал обладает необходимыми и достаточными прочностными свойствами, имеет низкую плотность (0,9-1,14 г/см) и высокую стойкость к температурным изменениям, негигроскопичность. Толщина защиты картера двигателя позволяет снизить уровень внешнего шума движущегося транспортного средства до 76,3 дБ (А).
Однако известное устройство не обладает достаточной жесткостью, особенно в своей задней части, что приводит к неравномерному распределению нагрузки, действующей при работе защиты картера, а, следовательно, к общему снижению прочностных характеристик защиты картера, и недостаточной защищенности картера и других узлов подкапотного пространства автомобиля. Кроме того, данное известное устройство не обеспечивает достаточную вентиляцию нижней части автомобиля, так как не позволяет формировать направленные потоки охлаждающего воздуха. Другими словами, известная защита не обеспечивает необходимый теплообмен между днищем автомобиля и окружающей средой, что приводит к перегреву узлов автомобиля в области подкапотного пространства.
Техническая проблема, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении надежности и функциональности защиты картера.
Технический результат, достигаемый при решении технической проблемы, заключается в повышении вентиляционных свойств защиты картера с одновременным ее упрочнением без увеличения массы устройства.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство для защиты картера автомобиля выполнено в форме поддона и имеет основную часть и переднюю часть, с отгибом вверх в передней части и переходной областью между отгибом и основной частью. Кроме того, защита картера снабжена рельефными элементами и отверстиями для крепления к автомобилю. Поддон снабжен воздухозаборниками и ребрами жесткости в виде углублений, причем воздухозаборники расположены в переходной области, а ребра жесткости простираются по контуру основной части поддона по меньшей мере до отгиба. Такое исполнение защиты картера позволяет обеспечить его высокую прочность с использованием легких материалов и при этом эффективно направлять потоки охлаждающего воздуха в подкапотное пространство, в частности, на нижние части размещенных в нем узлов автомобиля. Наличие крепежных отверстий и воздуховодов не снижает прочности заявленной защиты картера, как это могло бы произойти при выполнении воздуховодов в известном ближайшем аналоге.
Также техническая проблема решается, а технический результат достигается в следующих частных вариантах реализации защиты картера.
Воздухозаборники, расположенные ближе к центру поддона, могут быть снабжены продольными ребрами жесткости.
Углубления могут иметь форму канавок и быть снабжены дополнительными ребрами жесткости, а ребра жесткости в углублениях могут быть расположены под углом друг к другу.
Предпочтительно, если поддон выполнен из полимерного материала, наполненного минеральными длинными волокнами методом литья под давлением.
Отгиб вверх передней части поддона при наезде автомобиля на препятствия позволяет устройству при соударении с препятствием принять на себя энергию удара, погасить ее и распределить по поверхности всей защиты. Такое распределение позволяет повысить общую ударопрочность устройства.
Наличие большого числа вентиляционных отверстий повышает вентилируемость картера и узлов автомобиля, однако снижает общую прочность защиты, т.к. отверстия являются концентраторами напряжений. Выполнение вентиляционных отверстий в виде воздухозаборников, в свою очередь, повышает прочность, поскольку они начинают играть роль ребер жесткости. При этом воздухозаборники обеспечивают увеличение потока набегающего воздуха и его направление на узлы автомобиля, требующие охлаждения. Таким образом, обеспечивается повышенная вентиляция картера и других узлов автомобиля с одновременным сохранением общей прочности защиты картера.
Наличие ребер жесткости в виде углублений и воздухозаборников, расположенных в переходной области устройства и выполняющих роль ребер жесткости, придает одновременно как дополнительную прочность устройству в передней части автомобиля, так и улучшенный теплообмен защищенного днища автомобиля, а, следовательно, повышает прочность защиты картера и улучшает вентиляцию узлов автомобиля.
Благодаря тому, что по контуру основной части поддона простираются по меньшей мере до отгиба ребра жесткости в виде углублений, имеющих форму канавок, устройство обладает жесткостью и в задней части подкапотного пространства, и при воздействии нагрузок равномерно распределяет энергию по всей поверхности поддона и гасит ее, что позволяет повысить общую прочность защиты картера. Наличие в этих углублениях дополнительных ребер жесткости, расположенных под углом друг к другу, позволяет дополнительно повысить устойчивость к деформации поддона при внешних воздействиях, в том числе и ударных нагрузках, а, следовательно, повысить общую прочность защиты картера.
Немалую роль в достижении технического результата играет и способ изготовления устройства для защиты картера. Изготовление поддона защиты картера методом литья под давлением позволяет получить устройство, выдерживающее большие нагрузки. Это достигается за счет того, что в процессе литья под давлением и при затекании компаундированного пластика из полимерного материала и минеральных волокон в литьевую форму происходит ориентация волокон вдоль линии течения материала, что приводит к упрочнению изделия и позволяет получить поддон с повышенной прочностью.
В качестве полимерного материала могут использоваться такие материалы, как полипропилен морозостойкий, полиамид (РА6, РА66), полиэтилены различных марок.
Для получения высокопрочного компаундированного пластика полимерные материалы наполняют предпочтительно нитевидными минеральными волокнами, такими как стеклянные волокна, углеродные волокна, базальтовые волокна и др. Длина волокон выбирается в соответствии с технологией изготовления поддона. Волокна предпочтительно вводят в полимерный материал в количестве от 30 до 60 об.%.
Далее настоящая полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображена внешняя сторона поддона защиты картера.
На фиг. 2 изображена внутренняя сторона поддона защиты картера.
Устройство (1) для защиты картера выполнено в форме поддона, преимущественно, из высокопрочного компаундированного пластика. Поддон имеет рельефную поверхность и конфигурацию, повторяющую форму защищаемого им картера. Передняя часть поддона выполнена с отгибом вверх, на котором расположены крепежные отверстия (2) для фиксации в передней части автомобиля. По периметру задней части, по меньшей мере до отгиба, простираются ребра жесткости в виде углублений (3), имеющих форму канала/канавок, внутри которых могут быть расположены дополнительные ребра жесткости (4). Дополнительные ребра жесткости предпочтительно расположены под углом друг к другу (см. фиг. 2).
Рельеф поддона предпочтительно выполнен в виде группы продольных рельефов (5, 6, 7), которые распределены по поддону и расположены симметрично относительно продольной оси. Рельеф (7) снабжен продольными ребрами жесткости (8, 9), причем ребра жесткости (8), расположены в области переходной от основной части поддона к отгибу. Такое расположение ребер жесткости (8) позволяет увеличить прочность поддона в переходной области, а, следовательно, повысить общую прочность защиты картера. В рельефах (5, 6) в переходной области расположены воздухозаборники (10), которые позволяют направлять встречные потоки воздуха под защиту картера, тем самым улучшая вентиляцию защищенного картера автомобиля и, соответственно, теплообмен между узлами автомобиля и окружающей средой. Кроме того, для увеличения скорости теплообмена воздухозаборники (10) разделены ребрами жесткости (11). Такое взаимное расположение воздухозаборников (10) и ребер жесткости (11) позволяет не только максимально точно направлять встречные воздушные потоки для охлаждения узлов и агрегатов подкапотного пространства автомобиля, но и дополнительно придавать прочность устройству, а обеспечиваемое улучшение теплообмена под защитой картера не только снижает вероятность перегрева элементов автомобиля, но и снижает вероятность разрушения защиты картера от теплового старения композиционного материала.
В нижней части поддона имеются отверстия (12), в которых могут располагаться демпферы для гашения вибраций и колебаний поддона в точках возможного прилегания к кузову. Для выхода нагретого воздуха из подкапотного пространства автомобиля в центре передней части поддона может быть выполнено отверстие (13).
Защита картера работает следующим образом.
При движении автомобиля и наезде на профильное препятствие (неровность, камень, бордюр, и т.д.) поддон защищает картер от ударных и касательных нагрузок, и за счет своей высокой прочности, обретаемой благодаря наличию ребер жесткости, воздухозаборников, рельефов, а также дополнительно, но не обязательно, - материалу и процессу изготовления, ударное воздействие равномерно распределяется по всему поддону и далее по местам крепления поддона к днищу автомобиля. Через воздухозаборники (10), разделенные ребрами жесткости (11) и расположенные в переходной области поддона, охлаждающие встречные потоки воздуха разделяются и направляются к узлам и агрегатам подкапотного пространства, охлаждают их и выходят через отверстие (13), расположенное в задней части защиты картера.
Использование полезной модели позволяет обеспечить повышение уровня защиты при воздействии динамических нагрузок.