Соединение между поперечной балкой крыши и верхним усилительным элементом средней стойки автомобиля

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к соединениям конструктивных элементов кузова. Соединение поперечной балки крыши и верхнего усилительного элемента средней стойки кузова автотранспортного средства содержит верхний усилительный элемент средней стойки, установленный по существу вертикально и сбоку в кузове и выполненный из первого материала. Поперечная балка крыши установлена по существу горизонтально и поперечно в верхней части кузова, выполнена из второго материала и предназначена для жесткого крепления к верхней части верхнего усилительного элемента средней стойки. Подкладка стойки дверного проема установлена с внутренней стороны верхнего усилительного элемента средней стойки и выполнена из третьего материала. Крепление поперечной балки крыши на верхнем усилительном элементе средней стойки выполнено посредством ряда первых сварных точек между верхним усилительным элементом средней стойки и подкладкой стойки дверного проема и посредством ряда вторых сварных точек между подкладкой стойки дверного проема и поперечной балкой крыши. Достигается повышение прочности кузова автомобиля и защищенность пассажиров при столкновении транспортных средств. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области автотранспортных средств типа легкового автомобиля, кузов которого содержит, по меньшей мере, одну поперечную балку крыши на уровне середины крыши, соединяющуюся с двумя верхними усилительными элементами средней стойки, между боковыми дверцами автомобиля.

В частности, оно относится к механической прочности кузова и, опосредованно, к безопасности пассажиров автомобиля.

Уровень техники

Кузов транспортного средства обычного типа, такой как седан, предназначенный для легковых автомобилей, как правило, с каждой стороны автомобиля содержит боковую среднюю стойку кузова, расположенную между передней дверцей и задней дверцей автомобиля. Этот элемент соединяет элементы крыши, в частности поперечную балку крыши и верхнюю боковую конструкцию, расположенную над двумя дверцами с каждой стороны автомобиля и часто называемую «продольным брусом».

На фиг.1 показаны эти основные элементы и их соединения. Так, поперечную балку 1 крыши крепят, с одной стороны, к боковой стойке кузова и, в частности, к верхнему усилительному элементу 2 средней стойки и к продольному брусу 3. Кроме того, необходимо отметить наличие подкладки (на фиг.1 не показана) стойки дверного проема, которая в основном находится сзади верхнего усилительного элемента средней стойки 2 и частично сзади продольного бруса 3.

Одной из основных задач конструкторов автомобильных кузовов является придание им оптимальной ударной механической прочности, в частности прочности по отношению к боковым ударам по кузову на уровне боковых стоек между передней и задней дверцами с одной стороны автомобиля. В этой связи определяющим фактором для обеспечения этих характеристик прочности к боковым ударам является соединение поперечной балки 1 крыши с каждой из двух боковых стоек, в частности, со связанными с ними верхними усилительными элементами средней стойки. Действительно, этот механический узел должен обеспечивать передачу больших усилий, примерно в две тонны, от верхнего усилительного элемента 2 средней стойки к поперечной балке 1 крыши, поэтому возникает необходимость разработки надежного соединения, в частности, что касается сварных точек. Механический узел, образованный этим соединением, является, таким образом, предметом многих исследований механической прочности.

С другой стороны, в большинстве случаев материалы, из которых выполняют соответственно поперечную балку 1 крыши и верхний усилительный элемент 2 средней стойки, часто являются одинаковыми или по существу одинаковыми, например, используют сталь, такую как 22ММВ5, то есть с высоким пределом упругости. Действительно, эти две детали должны обладать сверхвысоким пределом упругости, порядка 1200 МПа и должны быть закреплены очень жестко, например, при помощи сварки. Однако автомобильные конструкторы сталкиваются с большими трудностями при соединении сваркой двух деталей, выполненных из стали со сверхвысоким пределом упругости.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка путем создания соединения, позволяющего крепить друг к другу эти две детали из одного и того же металла с высокой механической прочностью.

В этой связи главным объектом настоящего изобретения является соединение между поперечной балкой крыши и верхним усилительным элементом средней стойки кузова автотранспортного средства типа седан, содержащее:

- верхний усилительный элемент средней стойки, установленный по существу вертикально и сбоку в кузове и выполненный из первого определенного материала;

- поперечную балку крыши, установленную по существу горизонтально и поперечно в верхней части кузова, выполненную из такого же второго определенного материала и предназначенную для жесткого крепления каждым концом к верхней части каждого верхнего усилительного элемента средней стойки; и

- подкладку 3 стойки дверного проема, установленную с внутренней стороны верхнего усилительного элемента средней стойки и выполненную из третьего определенного материала.

Согласно изобретению крепление поперечной балки крыши на верхнем усилительном элементе средней стойки осуществляют через подкладку стойки дверного проема при помощи ряда первых сварных точек между поперечной балкой крыши и подкладкой стойки дверного проема и ряда вторых сварных точек между подкладкой стойки дверного проема и верхним усилительным элементом средней стойки.

В рассматриваемом варианте выполнения изобретения первым и вторым определенными материалами являются стали со сверхвысоким пределом упругости марки, аналогичной 22ММВ5.

В этом же предпочтительном варианте выполнения изобретения третьим определенным материалом является другая сталь с высоким пределом упругости, отличная от первого и второго определенных материалов.

В предпочтительном варианте выполнения соединения в соответствии с настоящим изобретением - это соединение содержит планку, предназначенную для частичного перекрывания зоны соединения верхнего усилительного элемента средней стойки, при этом она частично перекрыта поперечной балкой крыши.

В этом случае ряд первых сварных точек находится по обе стороны от планки, при этом подкладка стойки дверного проема расположена сзади верхнего усилительного элемента средней стойки.

Предпочтительно ряд вторых сварных точек выполняют на участке, где планка перекрывает верхний усилительный элемент средней стойки.

Предпочтительно для обеспечения возможности введения подкладки стойки дверного проема ее планкой между поперечной балкой крыши и верхним усилительным элементом средней стойки в последнем выполнено углубление.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его различные технические характеристики будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - соединение в соответствии с настоящим изобретением в кузове автомобиля;

фиг.2 - детали соединения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 - подкладка стойки дверного проема, используемая в соединении в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 - совокупность различных деталей, используемых в соединении в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

На фиг.2 детально показан механический узел, образованный соединением верхнего усилительного элемента 2 средней стойки с поперечной балкой 1 крыши через подкладку 3 стойки дверного проема.

Верхний усилительный элемент 2 средней стойки показан с горизонтальной частью 2А, продолженной в продольном направлении по отношению к оси автомобиля вдоль продольного бруса. Его нижняя, по существу вертикальная часть 2В расположена между двумя дверцами с одной стороны автомобиля. Соединение этих двух частей образует зону 2С соединения, в которой выполнено соединение с поперечной балкой 1 крыши.

Эта поперечная балка 1 крыши показана таким образом, что перекрывает верхнюю часть зоны 2С соединения двух горизонтальной 2А и вертикальной 2В частей верхнего усилительного элемента 2 средней стойки. С другой стороны, подкладка 3 стойки дверного проема представлена своей правой боковой частью 3А и расположена под верхним усилительным элементом 2 средней стойки; этим и объясняется то, что ее почти не видно на фиг.2. Вместе с тем, планка 30, перекрывающая верхнюю часть зоны 2С соединения и верхнего усилительного элемента 2 средней стойки, выходит за пределы конца поперечной балки 1 крыши. Таким образом, планка 30 установлена между поперечной балкой 1 крыши и верхним усилительным элементом 2 средней стойки. Таким образом, эта планка является отведенной частью листа, образующего подкладку стойки дверного проема.

Ряд первых сварных точек 6, в данном случае три точки на этой фигуре, выполняют по обе стороны планки 30 на периферии зоны 2С соединения, между подкладкой 3 стойки дверного проема и этой зоной 2С соединения верхнего усилительного элемента 2 средней стойки. На этой фиг.2 две из этих первых сварных точек 6 показаны на поперечной балке 1 крыши, но по сути дела образуют сварное соединение между верхними усилительными элементами 2 средней стойки и подкладкой 3 стойки дверного проема. Действительно, если не считать планки 30, подкладка расположена сзади верхнего усилительного элемента 2 средней стойки и поэтому на фиг.2 не видна. Две из этих первых сварных точек 6 перекрыты концом поперечной балки 1 крыши. Этот ряд первых сварных точек 6 обеспечивает, таким образом, механическое соединение между верхним усилительным элементом 2 средней стойки и подкладкой 3 стойки дверного проема.

Ряд вторых сварных точек 8, в данном случае шесть точек на этой фиг.2, выполняют между поперечной балкой 1 крыши и подкладкой 3 стойки дверного проема. Они сгруппированы в месте, где планка 30 перекрывает верхнюю часть зоны 2С соединения верхнего усилительного элемента 2 средней стойки. Таким образом, они обеспечивают механическое соединение между поперечной балкой 1 крыши и верхним усилительным элементом 2 средней стойки.

Таким образом, за счет подкладки 3 стойки дверного проема и, в частности, ее планки 30 получают промежуточную деталь, выполненную из материала, отличного от материала поперечной балки 1 крыши и верхнего усилительного элемента 2 средней стойки, с целью передачи усилий через сварные точки 6 и 8, которые имеют удовлетворительное качество с учетом двух разных используемых материалов, а именно в рассматриваемом варианте выполнения соединения в соответствии с настоящим изобретением - стали со сверхвысоким пределом упругости типа 22ММВ5 и другой стали с высоким пределом упругости, но по существу отличной от стали, используемой для выполнения двух других деталей, за счет чего получают эффективное сварное соединение.

Таким образом, сварные точки 6 и 8 отвечают требованию предотвращения разрыва во время ударов. Кроме того, явление «отслаивания» ограничено и касается, возможно, только двух из вторых сварных точек 8. Таким образом, это соединение является прочным даже в случае наиболее разрушительных боковых ударов.

На фиг.3 детально показана подкладка 3 стойки дверного проема, которая в описываемом варианте выполнена из двух деталей: верхней и горизонтальной подкладки 3А стойки дверного проема и вертикальной подкладки 3В стойки дверного проема. Верхняя и горизонтальная подкладка 3А стойки дверного проема расположена сзади базового верхнего продольного лонжерона автомобиля, то есть продольного бруса, тогда как вертикальная часть 3В находится сзади средней стойки. Центральная часть горизонтальной части 3А содержит планку 30, которая образует небольшой выступ по отношению к общему сечению горизонтальной части 3А этой горизонтальной подкладки стойки дверного проема. Таким образом, планка слегка выступает и позволяет частично перекрыть верхний усилительный элемент 2 средней стойки в его зоне соединения, обозначенной позицией 2С на фиг.2. Следует отметить, что верхний усилительный элемент 2 средней стойки должен иметь небольшое углубление, чтобы указанная планка могла быть размещена над этой зоной соединения. Два боковых выреза 31 позволяют получить планку 30 в общем профиле горизонтальной части 3А подкладки 3 стойки дверного проема.

На фиг.4 показано все соединение после его выполнения. На этой фиг.4 подкладка 3 стойки дверного проема, состоящая по сути дела из горизонтальной части 3А и вертикальной части 3В, оказывается в положении наложения с верхним усилительным элементом 2 средней стойки, который ее перекрывает, кроме зоны на уровне планки 30. Поперечная балка 1 крыши частично перекрывает зону 30 соединения верхнего усилительного элемента 2 средней стойки.

1. Соединение поперечной балки (1) крыши и верхнего усилительного элемента (2) средней стойки кузова автотранспортного средства, содержащее верхний усилительный элемент (2) средней стойки, установленный по существу вертикально и сбоку в кузове и выполненный из первого материала; поперечную балку (1) крыши, установленную по существу горизонтально и поперечно в верхней части кузова, выполненную из второго материала и предназначенную для жесткого крепления к верхней части верхнего усилительного элемента (2) средней стойки; и подкладку (3) стойки дверного проема, установленную с внутренней стороны верхнего усилительного элемента (2) средней стойки и выполненную из третьего материала, отличающееся тем, что крепление поперечной балки (1) крыши на верхнем усилительном элементе (2) средней стойки выполнено посредством ряда первых сварных точек (6) между верхним усилительным элементом (2) средней стойки и подкладкой (3) стойки дверного проема и посредством ряда вторых сварных точек (8) между подкладкой (3) стойки дверного проема и поперечной балкой (1) крыши.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что первым и вторым материалами является сталь с высоким пределом упругости типа 22ММВ5.

3. Соединение по п.2, отличающееся тем, что третьим материалом является сталь с высоким пределом упругости, отличная от первого и второго материалов.

4. Соединение по п.3, отличающееся тем, что подкладка (3) стойки дверного проема содержит планку (30), предназначенную для частичного перекрывания верхнего усилительного элемента (2) средней стойки, при этом она частично перекрыта концом поперечной балки (1) крыши.

5. Соединение по п.4, отличающееся тем, что по обе стороны от планки (30) выполнен ряд первых сварных точек (6), при этом подкладка (3) стойки дверного проема расположена сзади верхнего усилительного элемента (2) средней стойки для выполнения ряда вторых сварных точек (8).

6. Соединение по п.5, отличающееся тем, что ряд вторых сварных точек (8) выполнен на участке перекрытия верхнего усилительного элемента (2) средней стойки планкой (30).

7. Соединение по п.4, отличающееся тем, что в верхнем усилительном элементе (2) средней стойки выполнено углубление для введения подкладки (3) стойки дверного проема ее планкой (30) между поперечной балкой (1) крыши и верхним усилительным элементом (2) средней стойки.