Бампер автомобиля и способ изготовления его усилительной балки
Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в конструкции заднего бампера автомобиля. Бампер автомобиля содержит удлиненные наружную панель 2 и внутреннюю панель, которая образована усилительной балкой 7, содержащей дугообразно изогнутую стенку, вогнутой стороной обращенную к кузову 4. На выгнутой стороне стенки, обращенной к наружной панели 2, расположены ребра 9 жесткости. Балка 7 содержит также усилительные элементы 10 коробчатого типа, разнесенные к краям балки 7. Усилительная балка 7 снабжена по меньшей мере одним дополнительным элементом 13 жесткости. Каждый элемент 13 жесткости выполнен в виде усеченного конуса, расположенного в зоне ребер 9 жесткости, с открытым большим основанием, образованным на изогнутой стенке балки, и закрытым малым основанием. Дополнительный элемент 13 жесткости снабжен конусным выступом, расположенным в полости усеченного конуса и обращенным вершиной к кузову 4, причем высота конусного выступа меньше высоты усеченного конуса. Усилительную балку 7 бампера 1 формируют одной деталью литьем под давлением в пресс-форму. В первой части пресс-формы выполняют выемку в виде усеченного конуса, которую согласуют с выступом такой же формы на второй части пресс-формы, образуя полость для формирования дополнительного элемента 13 жесткости. Инжектор устанавливают во второй части пресс-формы с выходом литникового канала через выступ. Выходную зону литникового канала выполняют конусной, расширяющейся к торцу инжектора. Длину выходной зоны выбирают меньшей, чем высота выступа от поверхности второй части пресс-формы, формирующей поверхность стенки усилительной балки 7. Технический результат заключается в усилении жесткости конструкции бампера автомобиля при одновременном упрощении изготовления его усилительной балки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в конструкции заднего бампера автомобиля.
Известна конструкция бампера автомобиля, описанная в патенте РФ №2199455 (опубл. 27.02.2003 г.), где бампер состоит из наружной и внутренней панелей, соединенных вместе болтовым соединением. Внутренняя панель представляет собой усилительную балку и выполнена единой деталью 
-образного поперечного сечения, обращенной открытой стороной к наружной панели. Внутренняя панель имеет ребра жесткости в виде продольных горизонтальных и поперечных вертикальных полок, а на концевых частях - усилительные элементы в виде концентрично расположенных параллельно продольной оси кузова двух полых цилиндров разной высоты. Усилительный элемент имеет донную часть, с помощью которой внутренняя панель крепится к опорной поверхности кузова болтовым соединением. На внутренней и наружной поверхностях усилительного элемента равномерно расположены ребра жесткости, образуя участок повышенной прочности.
Недостатком описанной конструкции заднего бампера является сложная форма усилительных элементов балки, что приводит к повышенному количеству некондиционных деталей при их изготовлении.
Из свидетельства РФ на полезную модель №27029 (опубл. 10.01.2003 г.) известна конструкция бампера автомобиля, наиболее близкая к заявляемому решению. Бампер также содержит наружную и внутреннюю панели, каждая из которых соединена с кузовом независимо: внутренняя панель крепится к кузову в зоне его продольных силовых лонжеронов, а наружная панель соединена с кузовом по верхней и нижней кромкам. Внутренняя панель также образует усилительную балку и выполнена единой деталью 
-образного поперечного сечения, обращенной открытой стороной к наружной панели. Внутренняя панель имеет ребра жесткости в виде продольных горизонтальных и поперечных вертикальных полок, а на концевых частях - усилительные элементы коробчатого типа, имеющие 
-образное продольное и поперечное сечение. В плоскости сечения, перпендикулярной продольной оси кузова автомобиля, каждый усилительный элемент образован двумя замкнутыми контурами, один из которых расположен в другом, причем контуры соединены друг с другом со стороны наружной панели. Продольные и поперечные полки соединены с усилительными элементами снаружи, каждый усилительный элемент со стороны кузова содержит вертикальную стенку, замыкающую внутренний контур сечения.
В рассмотренной конструкции бампера жесткость балки между усилительными элементами недостаточна, поскольку обеспечена только решеткой продольно-поперечных ребер, соединенных общей стенкой со стороны кузова. На больших длинах описанная структура усиления, расположенная на выгнутой стороне дуги, не обладает значительным сопротивлением при воздействии со стороны ребер, поскольку горизонтальные (в данном случае) плоские ребра имеют тенденцию к сминанию при незначительном разгибании дуги.
Также известен способ изготовления усилительной балки бампера, описанный в заявке США №2003/0111852 (опубл. 19.06.2003 г.), где бампер содержит наружную панель и усилительную балку. Усилительная балка образована литьем пластмассы под давлением в пресс-форму, состоящую из двух частей. В каждой части пресс-формы образована выемка, в выемке одной части располагают закладные детали, а в выемке другой части выполнено отверстие, через которое инжектором вводят жидкую пластмассу внутрь замкнутой полости собранной пресс-формы.
Каждая из частей пресс-формы образует выгнутую наружу поверхность усилительной балки, на которой в области ввода пластмассы после разъема пресс-формы остается технологический литьевой хвостовик. В дальнейшем этот хвостовик тем или иным способом срезают, обеспечивая равномерность поверхности усилительной балки, а затем на эту поверхность устанавливают наружную панель.
Таким образом, в процессе изготовления усилительной балки бампера присутствует операция по удалению литьевого хвостовика и зачистке поверхности балки под установку наружной панели.
Задачей изобретения является усиление жесткости конструкции бампера автомобиля при одновременном упрощении изготовления его усилительной балки.
Указанная задача в бампере автомобиля, содержащем удлиненные наружную панель и внутреннюю панель, соединенные с кузовом независимо друг от друга, где внутренняя панель образована усилительной балкой, содержащей дугообразно изогнутую стенку, вогнутой стороной обращенную к кузову, на выгнутой стороне которой, обращенной к наружной панели, расположены ребра жесткости, выполненные в виде решетки из продольных горизонтальных и поперечных вертикальных полок, и усилительные элементы коробчатого типа двойного контура в вертикальном сечении, разнесенные к краям балки и снабженные со стороны кузова вертикальной стенкой, расположенной напротив силовых лонжеронов кузова, решается тем, что усилительная балка снабжена по меньшей мере одним дополнительным элементом жесткости, выполненным в виде усеченного конуса, расположенного в зоне ребер жесткости, с открытым большим основанием, образованным на изогнутой стенке балки, и закрытым малым основанием, снабженным конусным выступом, расположенным в полости усеченного конуса и обращенным вершиной к кузову, причем высота конусного выступа меньше высоты усеченного конуса.
Наружная панель соединена с кузовом, как правило, по верхней и нижней кромкам, а внутренняя панель закреплена на кузове предпочтительно напротив силовых лонжеронов через вертикальные стенки усилительных элементов коробчатого типа.
В рассматриваемой конструкции бампера усилительная балка снабжена тремя дополнительными элементами жесткости.
Каждый дополнительный элемент жесткости может быть внедрен в структуру решетки ребер жесткости со стороны стенки усилительной балки так, что по меньшей мере часть полок соединена с наружной поверхностью усеченного конуса.
Высота усеченного конуса по меньшей мере одного дополнительного элемента жесткости преимущественно меньше ширины смежных с ним полок решетки ребер жесткости.
Конусный выступ установлен предпочтительно в центре малого основания усеченного конуса дополнительного элемента жесткости.
Задача решается также способом изготовления усилительной балки бампера автомобиля, содержащей дугообразно изогнутую стенку, на выгнутой стороне которой расположены ребра жесткости, выполненные в виде решетки из продольных и поперечных полок, при котором балку формируют одной деталью литьем под давлением в пресс-форму, составленную из двух частей, в одной части устанавливают инжектор, через который полость пресс-формы заполняют расплавленным материалом балки, при этом в первой части пресс-формы выполняют полость под решетку ребер жесткости и выемку в виде усеченного конуса, которую согласуют с выступом такой же формы на второй части пресс-формы, образуя полость для формирования дополнительного элемента жесткости, инжектор устанавливают во второй части пресс-формы с выходом литникового канала через выступ в сторону малого основания конусной выемки в первой части пресс-формы, при этом выходную зону литникового канала выполняют конусной, расширяющейся к торцу инжектора, а длину выходной зоны выбирают меньшей, чем высота выступа от поверхности второй части пресс-формы, формирующей поверхность стенки усилительной балки.
Ось конуса выходной зоны литникового канала, как правило, совмещают с осью выступа второй части пресс-формы.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".
Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 представлен вид на заднюю часть кузова автомобиля; на фиг.2-4 показаны поперечные сечения задней части кузова автомобиля: на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 по месту крепления наружной панели бампера, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 по месту крепления внутренней панели бампера - усилительной балки, на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 по месту расположения дополнительного элемента жесткости; на фиг.5 приведено продольное сечение задней части кузова автомобиля (вид Г-Г на фиг.1); на фиг.6 изображена деталировка задней части кузова с бампером в аксонометрии; на фиг.7, 8 показана усилительная балка бампера в аксонометрии: на фиг.7 - вид со стороны наружной панели, на фиг.8 - вид со стороны кузова; на фиг.9 представлена пресс-форма в сборе для отлива усилительной балки в поперечном сечении по оси дополнительного элемента жесткости.
Бампер автомобиля, преимущественно задний бампер 1, содержит удлиненные наружную панель 2 и внутреннюю панель 3. Панели 2, 3 соединены с кузовом 4 независимо друг от друга, в частности наружная панель 2 соединена с кузовом 4 болтовым соединением 5 по ее верхней и нижней кромкам, а внутренняя панель 3 закреплена на кузове 4 напротив его силовых лонжеронов 6. Внутренняя панель 3 образована усилительной балкой 7, содержащей дугообразно изогнутую стенку 8, вогнутой стороной обращенную к кузову 4. На выгнутой стороне стенки 8, обращенной к наружной панели 2, расположены ребра 9 жесткости, выполненные в виде решетки из продольных горизонтальных полок и поперечных вертикальных полок. Балка 7 содержит также усилительные элементы 10 коробчатого типа двойного контура в вертикальном сечении, разнесенные к краям балки 7 и снабженные со стороны кузова 4 вертикальной стенкой 11, расположенной напротив силовых лонжеронов 6 кузова 4, через которую балка 7 крепится к кузову 4, например, болтовым соединением 12.
Усилительная балка 7 снабжена по меньшей мере одним дополнительным элементом 13 жесткости, а в рассматриваемой удлиненной конструкции - тремя дополнительными элементами 13 жесткости. Каждый элемент 13 жесткости выполнен в виде усеченного конуса 14, расположенного в зоне ребер 9 жесткости, с открытым большим основанием, образованным на изогнутой стенке 8 балки 7, и закрытым малым основанием 15. Как правило, дополнительный элемент 13 жесткости внедрен в структуру решетки ребер 9 жесткости со стороны стенки 8 усилительной балки 7 так, что по меньшей мере часть полок соединена с наружной поверхностью усеченного конуса 14. Высота усеченного конуса 14 по меньшей мере одного дополнительного элемента 13 жесткости преимущественно меньше ширины смежных с ним полок решетки ребер 9 жесткости. Дополнительный элемент 13 жесткости снабжен конусным выступом 16, расположенным в полости усеченного конуса 14 и обращенным вершиной к кузову 4, причем высота конусного выступа 16 меньше высоты усеченного конуса 14. Конусный выступ 16 установлен предпочтительно в центре малого основания 15 усеченного конуса 14 дополнительного элемента 13 жесткости.
Усилительную балку 7 бампера 1 формируют одной деталью литьем под давлением в пресс-форму 17, составленную из двух частей 18, 19, в одной части 19 устанавливают инжектор 20, через который полость пресс-формы 17 заполняют расплавленным материалом балки. В первой части 18 пресс-формы 17 выполняют полость 21 под решетку ребер 9 жесткости и выемку 22 в виде усеченного конуса, которую согласуют с выступом 23 такой же формы на второй части 19 пресс-формы 17, образуя полость 24 для формирования дополнительного элемента 13 жесткости. Инжектор 20 устанавливают во второй части 19 пресс-формы с выходом литникового канала 25 через выступ 23 в сторону малого основания конусной выемки 22 в первой части 18 пресс-формы 17. Выходную зону 26 литникового канала 25 выполняют конусной, расширяющейся к торцу инжектора 20, при этом ось конуса выходной зоны 26 литникового канала 25, как правило, совмещают с осью выступа 23 второй части 19 пресс-формы 17. Длину выходной зоны 26 выбирают меньшей, чем высота выступа 23 от поверхности 27 второй части 19 пресс-формы 17, формирующей поверхность стенки 8 усилительной балки 7.
Расплавленную массу материала усилительной балки 7 бампера 1 через литниковый канал 25 инжектора 20 заливают под давлением в собранную пресс-форму 17. После застывания массы части 18, 19 пресс-формы 17 разъединяют и извлекают усилительную балку 7, обрывая при этом часть материала, оставшегося в литниковом канале 25. Поскольку в литниковом канале 25 заранее предусмотрено наличие ослабленного сечения 28, расположенного на вершине конуса выходной зоны 26, то обрыв происходит именно там, в результате в полости дополнительного элемента 13 жесткости усилительной балки 7 образуется конусный выступ 16, усиливающий дополнительный элемент 13 жесткости, а именно малое основание 15 его усеченного конуса.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет усилить конструкцию бампера автомобиля за счет повышенной жесткости внутренней панели, выполняющей функции усилительной балки, а конструктивное выполнение дополнительных элементов жесткости усилительной балки обеспечивает ее изготовление без литьевых отходов и последующей чистовой обработки.
1. Бампер автомобиля, содержащий удлиненные наружную панель и внутреннюю панель, соединенные с кузовом независимо друг от друга, где внутренняя панель образована усилительной балкой, содержащей дугообразно изогнутую стенку, вогнутой стороной обращенную к кузову, на выгнутой стороне которой, обращенной к наружной панели, расположены ребра жесткости, выполненные в виде решетки из продольных горизонтальных и поперечных вертикальных полок, и усилительные элементы коробчатого типа двойного контура в вертикальном сечении, разнесенные к краям балки и снабженные со стороны кузова вертикальной стенкой, расположенной напротив силовых лонжеронов кузова, отличающийся тем, что усилительная балка снабжена по меньшей мере одним дополнительным элементом жесткости, выполненным в виде усеченного конуса, расположенного в зоне ребер жесткости, с открытым большим основанием, образованным на изогнутой стенке балки, и закрытым малым основанием, снабженным конусным выступом, расположенным в полости усеченного конуса и обращенным вершиной к кузову, причем высота конусного выступа меньше высоты усеченного конуса.
2. Бампер автомобиля по п.1, отличающийся тем, что его наружная панель соединена с кузовом по верхней и нижней кромкам, а внутренняя панель закреплена на кузове напротив силовых лонжеронов через вертикальные стенки усилительных элементов коробчатого типа.
3. Бампер автомобиля по п.1, отличающийся тем, что усилительная балка снабжена тремя дополнительными элементами жесткости.
4. Бампер автомобиля по п.1 или 3, отличающийся тем, что каждый дополнительный элемент жесткости внедрен в структуру решетки ребер жесткости со стороны стенки усилительной балки так, что по меньшей мере часть полок соединена с наружной поверхностью усеченного конуса.
5. Бампер автомобиля по п.4, отличающийся тем, что высота усеченного конуса по меньшей мере одного дополнительного элемента жесткости меньше ширины смежных с ним полок решетки ребер жесткости.
6. Бампер автомобиля по п.1, отличающийся тем, что конусный выступ установлен в центре малого основания усеченного конуса дополнительного элемента жесткости.
7. Способ изготовления усилительной балки бампера автомобиля, содержащей дугообразно изогнутую стенку, на выгнутой стороне которой расположены ребра жесткости, выполненные в виде решетки из продольных и поперечных полок, при котором балку формируют одной деталью литьем под давлением в пресс-форму, составленную из двух частей, в одной части устанавливают инжектор, через который полость пресс-формы заполняют расплавленным материалом балки, отличающийся тем, что в первой части пресс-формы выполняют полость под решетку ребер жесткости и выемку в виде усеченного конуса, которую согласуют с выступом такой же формы на второй части пресс-формы, образуя полость для формирования дополнительного элемента жесткости, инжектор устанавливают во второй части пресс-формы с выходом литникового канала через выступ в сторону малого основания конусной выемки в первой части пресс-формы, при этом выходную зону литникового канала выполняют конусной, расширяющейся к торцу инжектора, а длину выходной зоны выбирают меньшей, чем высота выступа от поверхности второй части пресс-формы, формирующей поверхность стенки усилительной балки.
8. Способ изготовления усилительной балки по п.7, отличающийся тем, что ось конуса выходной зоны литникового канала совмещают с осью выступа второй части пресс-формы.
