Конструкционная опора с встроенным напольным воздуховодом для транспортного средства
Изобретение относится к поперечным конструкциям транспортного средства для узлов приборной панели. Поперечная конструкция содержит верхнюю стальную балку, пару центральных кронштейнов, воздуховод системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и опорную балку. Верхняя стальная балка с первым и вторым противоположными концами прикреплена к противоположным сторонам кузова. Пара центральных кронштейнов проходит вниз от верхней стальной балки. HVAC система, прикрепленная к центральному кронштейну, имеет выпуск, через который проходит поток воздуха для вентиляции области над полом. Пластиковый поперечный элемент имеет центральную панель, зафиксированную между центральными кронштейнами, первую полую балку, проходящую от центральной панели к первому концу стальной балки, и вторую полую балку, проходящую от центральной панели ко второму концу стальной балки. Каждая полая балка имеет внутреннее отверстие, соединенное по текучей среде с выпуском HVAC системы, и по крайней мере один напольный выпуск, направленный в напольную область, за счет чего между выпуском HVAC системы и каждым напольным выпуском создается воздуховод HVAC системы. Достигается эффективность работы воздуховода. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к поперечным конструкциям транспортного средства для узлов приборной панели в автомобильных транспортных средствах, в частности к компактным и эффективным опорным конструкциям, объединяющим напольный воздуховод системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и опорную балку.
Уровень техники
В соответствии со стандартной конструкцией автомобильного транспортного средства узел приборной панели устанавливается внутри кузова транспортного средства в передней части пассажирского салона и проходит между левой и правой сторонами кузова над днищем кузова. Одна или две стальные поперечные балки обеспечивают конструкционную опору для пластикового каркаса приборной панели, различных крепежных кронштейнов и таких систем приборной панели, как система отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха (HVAC), а также дополнительных модулей фиксации подушки безопасности, измерительных модулей, отсеков для хранения и других дополнительных приспособлений. Хотя наличие двух стальных балок и обеспечивает дополнительную прочность, для их установки в некоторых случаях не хватает места.
В настоящее время прослеживается тенденция к уменьшению размеров салона и использование компактных узлов приборной панели (даже в достаточно больших автомобилях) с целью увеличения пространства для пассажиров, в результате чего возникают проблемы, связанные с установкой всех необходимых компонентов в имеющемся объеме при сохранении необходимой прочности и жесткости конструкции. Также проблемы могут быть связаны с компоновкой модуля системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и соответствующего воздуховода. Эффективность работы воздуховода в некоторых случаях может быть снижена из-за проблем, связанных с имеющимся пространством и компоновкой.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена поперечная конструкция для транспортного средства, имеющего кузов с первой и второй сторонами и полом. Верхняя стальная балка с первым и вторым концами, находящимися друг напротив друга, предусмотрена для прикрепления к первой и второй сторонам кузова. Пара центральных кронштейнов проходит вниз от верхней стальной балки. Система отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха (HVAC) закреплена относительно по крайней мере одного из центральных кронштейнов и имеет выпуск, через который проходит поток воздуха, используемый для вентиляции напольной области - области над полом, которая ограничена полом, а также первой и второй сторонами кузова. Пластиковый поперечный элемент имеет центральную панель, закрепленную относительно центральных кронштейнов, первой полой балкой, проходящей от центральной панели к первому концу стальной балки, и второй полой балкой, проходящей от центральной панели ко второму концу стальной балки. Каждая полая балка имеет внутреннее отверстие, соединенное по текучей среде с выпуском HVAC системы. Каждая полая балка имеет по крайней мере один напольный выпуск, направленный в напольную область, за счет чего между выпуском HVAC системы и каждым напольным выпуском создается воздуховод HVAC системы. На дальнем конце, противоположном от внутреннего отверстия, каждая полая балка имеет концевое ребро, которое обеспечивает герметичность удаленного конца. Каждое концевое ребро прикреплено к соответствующему концу верхней стальной балки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид спереди, сверху и справа первого варианта осуществления поперечной конструкции, соответствующей настоящему изобретению.
На фиг. 2 представлен вид снизу пластикового поперечного элемента с фиг. 1.
На фиг. 3 представлен вид спереди пластикового поперечного элемента с фиг. 1.
На фиг. 4 и 5 представлены поперечные разрезы пластикового поперечного элемента по линиям 4-4 и 5-5 соответственно.
На фиг. 6 представлен общий вид спереди, сверху и справа второго варианта поперечной конструкции, соответствующей настоящему изобретению.
На фиг. 7 представлен поперечный разрез, на котором представлен пластиковый поперечный элемент с внутренними ребрами жесткости в соответствии с третьим вариантом осуществления.
На фиг. 8 представлен покомпонентный общий вид, на котором изображен пластиковый поперечный элемент с внутренними ребрами жесткости в соответствии с четвертым вариантом осуществления.
На фиг. 9 и 10 представлены поперечные разрезы пластикового поперечного элемента с фиг. 8, проходящие через каждый напольный выпуск, соответственно.
Осуществление изобретения
В соответствии с настоящим изобретением стальная поперечная балка объединена с неметаллическим поперечным элементом, что позволяет достичь определенного пространственного расположения и создать высокопрочную и компактную конструкцию за счет встраивания напольного воздуховода HVAC системы. Вместо ухудшения производительности системы климат-контроля из-за объема потока воздуха или расположения выпусков напольного воздуховода встраивание воздуховода в соответствии с настоящим изобретением позволяет поддерживать значения рабочих характеристик на удовлетворительном уровне и избегать проблем с компоновкой. Настоящее изобретение позволяет обеспечить достаточно хорошее распределение воздуха за счет действия воздуховода как «воздушный душ», расположенный в напольной области, без необходимости использования более сложного воздуховода, который мог бы понадобиться в противном случае.
Неметаллический материал, используемый для поперечного элемента, должен быть теплоизоляционным и легко встраиваемым в конструкцию с необходимой несущей способностью. Одним из предпочтительных вариантов материала является формуемый термопластик, например ПВХ, полиэтилен, полипропилен или усиленный конструкционный пластик. К другим формуемым материалам, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, можно отнести композитные материалы (например, листы из прессованного углеродного волокна) или слоистые материалы. В данном случае можно использовать литьевое формование, формование экструдированием, компрессионное формование и другие способы формования. В дальнейшем описании под материалами будут подразумеваться пластики.
Как показано на фиг. 1, поперечная конструкция 10 представляет собой основание для подузла приборной панели, установленного на кузов 11 транспортного средства, который имеет стороны 12 и 13 на противоположных сторонах днища 14 кузова. Прочность и жесткость конструкции 10 достигается, в первую очередь, за счет верхней стальной балки 15, которая проходит между сторонами 12 и 13. Верхняя стальная балка 15 может представлять собой составную конструкцию из труб 16 и 17 разных размеров, соединенных с помощью сварки или другого известного способа. Для крепления к сторонам кузова 12 и 13 с помощью стандартных способов на противоположных концах верхней стальной балки 15 предусмотрены стальные торцевые панели 18 и 19.
Пластиковый поперечный элемент 20 также зафиксирован между торцевыми панелями 18 и 19 для одновременного выполнения конструкционной функции и распределения потока воздуха, поступающего в область над полом, между поперечным элементом 20 и днищем 14 кузова. Пластиковый поперечный элемент 20 имеет центральную панель 21 (в изображенном примере она имеет П-образную форму) с первой полой балкой 22, проходящей от центральной панели 21 в сторону стальной торцевой панели 18, и второй полой балкой 23, проходящей от центральной панели 21 в сторону стальной торцевой панели 19. Полые балки 22 и 23 имеют концевые ребра 24 и 25, которые обеспечивают герметичность концов полых балок 22 и 23 и их фиксацию к панелям 18 и 19.
Пара стальных центральных кронштейнов 26 и 27 соединена с верхней стальной балкой 15 и проходит от нее вертикально вниз для обеспечения соединения с фланцем 30 вдоль верхнего края центральной панели 21 с помощью крепежных отверстий 31 и 32. Расположение крепежных отверстий 31 и 32 и расстояние между центральными кронштейнами 26 и 27 соответствуют поперечному размеру центральной панели 21, что обеспечивает жесткую фиксацию центральной панели 21 и создает надежную центральную опору для полых балок 22 и 23.
Полые балки 22 и 23 представляют собой полые трубы, включающие в себя i) одно или несколько ребер жесткости, расположенных на наружной или внутренней поверхности полых труб, и ii) один или несколько выпусков, расположенных на нижней стороне труб и направленных в сторону области над полом. Напольные выпуски могут включать или не включать в себя удлинение трубы. В частности, полая балка 22 включает в себя несколько проходящих с наружной стороны ребер жесткости, в том числе первую группу ребер 35, которые проходят в продольном направлении, и вторую группу ребер 36, которые ориентированы по существу поперек и пересекаются с первой группой ребер 35. В соответствии с предпочтительным вариантом каждое ребро в группах 35 и 36 представляет собой плоское ребро, проходящее в сторону от полой трубы. Полая балка 22 имеет напольные выпуски 37 и 38, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении и представляют собой удлинения труб, которые могут также пересекаться с ребрами жесткости. Наружные ребра жесткости, например ребра 35 и 36, могут иметь меньшие размеры по сравнению с элементами, изображенными на фиг. 1-6, на которых они увеличены для обеспечения большей наглядности. Например, на фиг. 7 представленные ребра имеют меньшие размеры, которые обеспечивают достаточную прочность и проще устанавливаются с учетом доступного пространства.
Полая балка 23 включает в себя несколько ребер жесткости, проходящих с наружной стороны, в том числе первую группу ребер 40, которые проходят в продольном направлении, и вторую группу ребер 41, которые ориентированы в практически поперечном направлении и пересекаются с первой группой ребер 40. В соответствии с предпочтительным вариантом каждое ребро в группах 40 и 41 проходит от полой трубы в виде плоского ребра. Полая балка 23 имеет несколько расположенных на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении напольных выпусков 42 и 43, представляющих собой удлинения труб, которые также могут пересекаться с ребрами жесткости.
Как лучше всего видно на фиг. 2, полые балки 22 и 23 включают в себя впуски 44 и 45 воздуховода, которые имеют соединение по текучей среде с напольными выпусками 37, 38, 42 и 43 соответственно. Впуски 44 и 45 имеют наклонные поверхности, которые выполнены с возможностью герметичного соединения с выпуском для потока воздуха из камеры 46 HVAC системы. Камера 46 HVAC системы вместе с другой камерой 47 HVAC системы направляют поток воздуха для обеспечения вентиляции области над полом. В соответствии с предпочтительным вариантом по крайней мере часть корпуса HVAC системы (например, камера 46 и (или) 47) установлена в области между центральными кронштейнами 26 и 27 и закреплена относительно по крайней мере одного центрального кронштейна. Корпус 46/47 может быть напрямую соединен с центральными кронштейнами 26 и 27 и в предпочтительном варианте также напрямую прикреплен к центральной панели 21, например. В соответствии с предпочтительным вариантом для обеспечения необходимой жесткости HVAC системы может включать в себя металлический корпус, прикрепленный к первой и второй поперечным краям центральной панели 21. Таким образом, корпус 46 может обеспечивать дополнительную опору для пластикового поперечного элемента 20. Верхняя стальная балка 15 и (или) кронштейны, подвешиваемые на верхней стальной балке 15 (например, центральные кронштейны 26 и 27), также могут создавать опору для таких дополнительных компонентов, как опора рулевой колонки 48 и каркас приборной панели (не показан).
На фиг. 3 представлен вид спереди поперечного элемента 20, на котором показаны плоскости сечений для фиг. 4 и 5. Как показано на фиг. 4, ребра жесткости могут быть расположены исключительно на наружной части полой балки 23. Выпуск 43 может быть по крайней мере частично объединен с полой балкой 23 во время литья или может представлять собой отдельный компонент, прикрепленный к отверстию в балке 23. На поперечном сечении с фиг. 5 показана внутренняя сторона полой балки 22, проходящей от впуска 44 к концевому ребру 24, за счет чего создается воздуховод для направления потока воздуха к выпускам 37 и 38. Учитывая форму полой трубы и сложную форму ребер, на фиг. 4 и 5 видно, что поперечный элемент 20 не может быть выполнен в виде единого литого элемента, поскольку это приведет к непредотвратимому застреванию материала в пресс-форме во время литьевого формования. Следовательно, в соответствии с предпочтительным вариантом поперечный элемент 20 может быть изготовлен из двух или более элементов, полученных путем литьевого формования и соединенных друг с другом. Предпочтительно объединить центральную панель 21 при литье по крайней мере с частями полых балок 22 и 23. В частности, каждая полая балка может быть выполнена в виде половин труб, скрепленных друг с другом при помощи известных способов.
На фиг. 6 представлен общий вид дополнительного варианта осуществления изобретения, на котором центральная панель 21 дополнительно поддерживается снизу. Таким образом, каждый из стальных кронштейнов 50 и 51 крепится одним концом с помощью фиксаторов 52 и 53 к центральной панели 21. Противоположные концы 54 и 55 кронштейнов 50 и 51 соединяют с соответствующими точками фиксации (не показаны) на днище кузова или напольной области под поперечной конструкцией.
В качестве дополнения или альтернативы ребрам жесткости на наружной стороне полых балок можно использовать одно или несколько внутренних ребер жесткости, что наглядно изображено на фиг. 7-10. На фиг. 7 представлен первый вариант осуществления, в котором полая балка 23' включает в себя внутреннее ребро 60 жесткости, разделяющее в продольном направлении по крайней мере часть полой балки 23'.
Воздуховод разделен в продольном направлении таким образом, чтобы поток воздуха разделялся между парой напольных выпусков 42' и 43', которые расположены на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении. Ребро 60 жесткости проходит практически в горизонтальном направлении вдоль основной части 61 и включает в себя практически вертикальную торцевую часть 62 между выпусками 42' и 43'. За счет использования внутреннего ребра 60 жесткости разделенный поток воздуха включает в себя части 63 и 64 потока воздуха, раздельно направляемые в сторону выпусков 42' и 43' соответственно. Другое внутреннее ребро 65 жесткости может плавно направлять часть 64 потока воздуха к выпуску 43' и обеспечивать дополнительное усиление и упрочнение полой балки 23'.
На фиг. 8-10 показан другой вариант осуществления, в соответствии с которым пластиковый поперечный элемент 70 имеет полую балку 73, соединенную между центральной панелью 71 и концевым ребром 75, каждое из которых изготавливается по отдельности. Центральная панель 71 имеет наклонную поверхность 72 с отверстием 74, в которое вставляется один конец полой балки 73. Балка 73 включает в себя внутренние ребра 76 жесткости, которые имеют по крайней мере одно вертикальное ребро или стенку, разделяющую полую балку 73 на переднюю и заднюю части. Горизонтальное внутреннее ребро жесткости или стенки также обеспечивают дополнительную прочность и позволяют создать расположенные друг над другом каналы или трубы в передней и задней частях балки 73. Пара удлинений труб или патрубков 77 и 78 напольных выпусков предназначена для соединения с выпускными отверстиями 80 и 81 в нижней части передней и задней частей соответственно. В соответствии с данным вариантом осуществления полая балка 73 может быть изготовлена путем термопластичной экструзии, поскольку это позволяет получить одинаковое поперечное сечение балки 73. Дополнительные операции (например, резка) могут быть выполнены для создания отверстий 80 и 81 вместе с соответствующими отверстиями или зазорами в горизонтальных ребрах жесткости для соединения по текучей среде каждого отдельного канала с соответствующим отверстием и создания необходимого потока воздуха. Балка 73 может быть соединена с центральной панелью 71, концевым ребром 75 и выпусками 77 и 78 с помощью известных дополнительных операций, например приклеивания или сварки пластмасс.
На фиг. 9 представлен поперечный разрез в напольном выпуске 77, на котором из передней области частично удалена наружная стенка балки 73, что позволяет создать отверстие 81, а над отверстием 81 частично удалены горизонтальные ребра жесткости для создания открытого пространства 83, чтобы все передние каналы создавали поток в сторону напольного выпуска. Горизонтальные ребра жесткости и вертикальное ребро не удалены, что позволяет исключить влияние передних каналов 82 друг на друга. Таким образом, поток воздуха может входить в балку 73 со стороны поверхности 72 и выходить из передних каналов внутри балки 73 через выпуск 77 в виде потока 84 воздуха, направленного в сторону пола. Аналогичным образом на фиг. 10 представлено поперечное сечение полой балки 73 рядом с напольным выпуском 78, при этом внутри балки показаны вертикальное ребро жесткости, передняя и задняя части. В данной области передние каналы 85 не влияют друг на друга. В балке 73 показано отверстие 81, создаваемое за счет удаления части горизонтальных ребер жесткости из передних каналов 82, что позволяет создать поток воздуха из передних каналов в напольный выпуск 78.
1. Поперечная конструкция для транспортного средства, имеющего кузов с первой и второй сторонами и полом, содержащая:
верхнюю стальную балку с первым и вторым противоположными концами для прикрепления к первой и второй сторонам кузова;
пару центральных кронштейнов, проходящих вниз от верхней стальной балки;
систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, закрепленную относительно по меньшей мере одного из центральных кронштейнов и имеющую выпуск для воздушного потока для вентиляции напольной области над полом между первой и второй сторонами кузова, и
пластиковый поперечный элемент, имеющий центральную панель, закрепленную относительно центральных кронштейнов, первую полую балку, проходящую от центральной панели к первому концу стальной балки, и вторую полую балку, проходящую от центральной панели ко второму концу стальной балки, причем каждая полая балка имеет внутреннее отверстие, соединенное по текучей среде с выпуском системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также имеет по меньшей мере один напольный выпуск, направленный в сторону напольной области, за счет чего между выпуском системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и каждым напольным выпуском создается соответствующий воздуховод системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, причем каждая полая балка на удаленном конце, противоположном внутреннему отверстию, имеет концевое ребро, которое обеспечивает герметичность удаленного конца, причем каждое концевое ребро прикреплено к соответствующему концу верхней стальной балки, причем каждая полая балка дополнительно содержит по меньшей мере одно внутреннее ребро жесткости, разделяющее в продольном направлении по меньшей мере часть каждой полой балки, причем одна из полых балок имеет пару напольных выпусков, удаленных друг от друга в продольном направлении, причем соответствующее внутреннее ребро жесткости внутри этой полой балки создает отдельные продольные воздуховоды, каждый из которых соединен с соответствующим напольным выпуском, причем соответствующее внутреннее ребро жесткости проходит в целом горизонтально от соответствующего внутреннего отверстия к положению над одним напольным выпуском и включает в себя вертикальную концевую часть между парой напольных выпусков для обеспечения разделенного воздушного потока, направляемого отдельно к каждому напольному выпуску.
2. Конструкция по п. 1, в которой полые балки дополнительно включают в себя множество ребер жесткости, проходящих с наружной стороны от воздуховодов, причем ребра жесткости включают в себя первую группу ребер, проходящих в продольном направлении в виде плоских ребер вдоль полых балок, и вторую группу ребер, расположенных по существу поперек первой группы ребер и пересекающихся с ними.
3. Конструкция по п.1, в которой каждый противоположный конец верхней стальной балки имеет в составе стальную панель, проходящую вниз таким образом, чтобы соединяться с соответствующими концевыми ребрами.
4. Конструкция по п.1, в которой центральная панель отлита как одно целое по меньшей мере с частью первой полой балки и по меньшей мере с частью второй полой балки.
5. Конструкция по п.1, в которой система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха прикреплена к первому и второму краям центральной панели для обеспечения жесткости центральной панели.
6. Конструкция по п.1, которая дополнительно включает в себя по меньшей мере один нижний кронштейн, соединенный между центральной панелью и полом кузова.
