Каркас передка транспортного средства
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Каркас передка транспортного средства содержит продольно проходящие верхнюю и нижнюю трубы, соединительную скобу и дверную стойку. Продольно проходящая нижняя труба объединена с верхней трубой вдоль длины обеих труб. Соединительная скоба закреплена к внешней стенке верхней и нижней труб вблизи заднего края труб. Соединительная скоба содержит выступающую пластинку, консольно закрепленную у заднего края. Дверная стойка образует первую вертикальную монтажную поверхность, закрепленную к внутренней стенке верхней и нижней труб, и вторую вертикальную монтажную поверхность, закрепленную к выступающей пластинке. Транспортное средство содержит пассажирскую кабину, включающую в себя множество алюминиевых панелей, и упомянутый каркас передка. Достигается повышение прочности каркаса передка транспортного средства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к конфигурации присоединения трубчатого каркаса передка (передней части) транспортного средства к пассажирской кабине транспортного средства.
Уровень техники
Каркасы передка транспортного средства обеспечивают средства для установки различных компонентов транспортного средства, в том числе, например, панелей кузова, крышки капота и компонентов двигателя. Каркас передка может быть также использован для управления нагрузками, возникающими по причине ударов, действующих на транспортное средство, и других источников. В ряде испытаний конструкции на ударную нагрузку величина нагрузки, прилагаемой к транспортному средству, основана на весе транспортного средства. Крупногабаритные транспортные средства, имеющие большую массу, такие как пикапы, должны выдерживать повышенные нагрузки по сравнению с транспортными средствами меньших размеров. В частности, при использовании современных легких материалов способ присоединения переднего каркаса к кабине транспортного средства может иметь непосредственную зависимость от эксплуатационных характеристик транспортного средства.
Разнородные металлы имеют разные электродные потенциалы. Обычно во избежание контактной коррозии материалы стыкующихся между собой частей изготавливают из сходного сплава. Однако в результате конкуренции в области спроса на повышенную прочность и уменьшенную массу может возникнуть необходимость в применении разнородных сплавов в различных местах транспортного средства.
Раскрытие изобретения
По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения каркас передка транспортного средства включает в себя продольно проходящую верхнюю трубу и продольно проходящую нижнюю трубу. Верхняя и нижняя трубы соединены друг с другом вдоль значительной части общей длины труб. Каркас передка также включает в себя соединительную скобу, которая закреплена к внешней стенке как верхней, так и нижней трубы, вблизи заднего края труб. Соединительная скоба также включает в себя выступающую пластинку, консольно закрепленную у заднего края труб. Кроме того, каркас передка включает в себя дверную стойку, образующую первую вертикальную монтажную поверхность, прикрепленную к внутренней стенке верхней и нижней труб. Дверная стойка также образует вторую вертикальную монтажную поверхность, закрепленную к выступающей пластинке соединительной скобы.
По крайней мере в одном варианте осуществления транспортное средство включает в себя крыло, расположенное рядом с боковым краем крышки капота, и дверную стойку, проходящую вертикально у заднего края крыла. Транспортное средство также включает в себя верхнюю трубу, проходящую в продольном направлении от дверной стойки. Верхняя труба образует верхнюю стенку, включающую в себя крепление крыла, и противоположную нижнюю стенку. Транспортное средство также включает в себя нижнюю трубу, проходящую в продольном направлении от дверной стойки и соединенную с нижней стенкой верхней трубы по большей части длины труб.
По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения транспортное средство включает в себя пассажирскую кабину, выполненную из нескольких алюминиевых панелей. Транспортное средство также включает в себя каркас передка, состоящий из нескольких стальных труб, проходящих в продольном направлении от пассажирской кабины. Стальные трубы имеют алюминизированное покрытие поверхности. Стальная соединительная скоба, имеющая алюминизированное покрытие поверхности, закреплена к по крайней мере одной алюминиевой панели пассажирской кабины. Соединительная скоба также соединяет две стальные трубы, которые соединены друг с другом у заднего конца. Соединительная скоба имеет скошенные кромки в месте, в котором предполагается деформация в результате приложения осевых нагрузок на трубы.
Вышеуказанные и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны среднему специалисту в данной области техники при ознакомлении с сопроводительными чертежами и нижеследующим подробным описанием представленных вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид спереди справа сбоку фрагмента передка транспортного средства.
На фиг. 2 представлен общий вид спереди справа сбоку конструктивной опоры транспортного средства, представленного на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен частичный общий вид конструктивного опорного соединения с передней стойкой.
На фиг. 4 представлен вид сверху конструктивного опорного соединения, показанного на фиг. 3.
На фиг. 5 представлен вид сверху конструктивного опорного соединения, показанного на фиг. 3, с извлеченной соединительной скобой.
Осуществление изобретения
Варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. Тем не менее, следует понимать, что описанные варианты осуществления данного изобретения приведены исключительно в качестве примеров, которые могут быть осуществлены в различных формах. Фигуры необязательно приведены в масштабе, и некоторые признаки могут быть увеличены или уменьшены с целью изображения деталей конкретных элементов. Конкретные конструкционные и функциональные особенности, изложенные в настоящем описании изобретения, не могут быть истолкованы как ограничивающие, и приведены лишь в качестве наглядного примера для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами применения раскрытой сущности изобретения.
На каждой из фигур применена общая многоосевая система с целью обозначения относительных направлений применительно к транспортному средству. Ось X обозначает продольное направление, ось Y обозначает поперечное направление, и ось Z обозначает направление вверх.
На фиг. 1 показан передок транспортного средства 10, который обеспечивает опору для нескольких внешних панелей. Крышка капота 12 является откидной и в закрытом положении закрывает отсек двигателя. Доступ к отсеку двигателя возможен при открытой крышке капота 12. С каждой стороны к боковому краю крышки капота 12 прилегает крыло 14. Крылья 14 закреплены и образуют зазор 16 до крышки капота 12. В нижней части крылья 14 также состыкованы с передней нишей 18 колеса. В задней части крылья 14 образуют зазор 20 до боковой двери 22. Для обоих крыльев 14 и крышки капота 12 необходима соответствующая нижележащая конструкция передка для того, чтобы сохранить правильную сборку относительно друг друга, а также годность к эксплуатации.
Как на фиг. 2 показано, каркас 24 передка проходит вперед от пассажирской кабины 26. Каркас 24 передка обеспечивает монтажную опору крышке капота 12, крыльям 14 и другим компонентам передка. Каркас 24 передка включает в себя несколько трубчатых опор 28 передка, которые проходят в продольном направлении от пассажирской кабины 26. Каждая трубчатая опора 28 имеет полую конструкцию и может быть изготовлена, например, путем гидравлической вытяжки (гидроформинга) трубы-заготовки. Передний поперечный элемент 30 проходит поперек транспортного средства и соединяет трубчатые опоры 28 между собой у переднего конца 34 каждой соответствующей трубы 28.
По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения каждая трубчатая опора 28 изготовлена способом гидравлической вытяжки стальной трубы-заготовки замкнутого сечения. Например, высокопрочная низколегированная сталь (HSLA) может быть особенно подходящей. Сорта стали, обычно имеющие предел текучести в диапазоне 250-500 МПа, могут быть подходящими для удовлетворения требованиям по нагрузке для передка транспортного средства. Кроме того, толщина стенки трубчатых опор может составлять от приблизительно 1,3 мм до 1,8 мм. В частности, толщина стенки может составлять приблизительно 1,5 мм. Трубчатые опоры 28 могут быть также изготовлены из различных конструктивных материалов, например, алюминия, магния, титана, полимеров, композитных материалов и т.д.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения две соединенные между собой трубы расположены с каждой стороны транспортного средства 10. Верхняя труба 36 проходит в продольном направлении от пассажирской кабины 26. Аналогичным образом, нижняя труба 38 также проходит в продольном направлении от пассажирской кабины 26. Верхняя и нижняя трубы 36, 38 соединены друг с другом вдоль значительной части длины обеих труб. Например, трубы 36, 38 могут быть соединены друг с другом на протяжении приблизительно 70% от осевой длины каркаса 24 передка.
Верхняя и нижняя трубы 36, 38 уложены друг на друга в вертикальном направлении и соединены друг с другом вдоль большей части длины от пассажирской кабины 26 до передка 34. Верхняя труба 36 имеет верхнюю стенку 40 и противоположную нижнюю стенку 42. Верхняя стенка 40 верхней трубы включает в себя элементы для размещения креплений крыла 14. Нижняя труба 38 также имеет верхнюю стенку 44 и нижнюю стенку 46. Верхняя стенка 44 нижней трубы 38 прикреплена к нижней стенке 42 верхней трубы. Соответствующие стенки могут быть соединены друг с другом различными способами, например, сваркой, склеиванием, с помощью крепежных элементов, а также других способов крепления.
Трубчатые опоры 28 могут быть по существу прямыми и сохранять практически постоянное поперечное сечение вблизи задней части, которая прикреплена к пассажирской кабине 26. По существу прямые части увеличивают несущую способность трубчатых опор 28.
Как на фиг. 3 и 4 показано, пассажирская кабина 26 выполнена из нескольких алюминиевых панелей. Например, материал, такой как алюминиевый сплав серии 6000, может быть особенно подходящим. Вертикальная дверная стойка 48 расположена в передней части пассажирской кабины 26 и имеет форму, предназначенную для размещения в нее концов каждой из двух соединенных труб. Дверная стойка 48 имеет несколько поперечно проходящих вертикальных монтажных поверхностей в различных точках, что позволяет трубчатым опорам 26 опираться в соответствующей форме. Дверная стойка 48 включает в себя первую вертикальную монтажную поверхность 50 и вторую вертикальную монтажную поверхность 52. Вертикальные монтажные поверхности 50, 52 проходят в продольном направлении. Поперечно проходящий уступ 54 соединяет первую и вторую монтажные поверхности 50, 52 и обеспечивает непрерывный переход поверхности. Первая монтажная поверхность 50 расположена впереди и внутри относительно второй монтажной поверхности 52.
Трубчатые опоры 28 имеют две поперечно удаленные друг от друга вертикальные стенки. Верхняя труба 36 и нижняя труба 38 имеют по одной внешней стенке 56 и по одной внутренней стенке 58, которые, как правило, параллельны друг другу. Внешняя и внутренняя стенки 56, 58 частично образуют внутреннюю полость трубчатых опор 28.
По крайней мере один крепежный элемент 66 соединяет трубчатые опоры 28 с дверной стойкой 48 вблизи заднего края 62. Для крепления трубчатых опор 28 к дверной стойке 48 могут подойти крепежные элементы нескольких типов. Например, сочетание резьбовых крепежных элементов, заклепок, сварных соединений и (или) клеевого соединения может быть использовано для соединения элементов каркаса 24 передка. По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения дверная стойка 48 имеет несколько неподвижных гаек, и болты с резьбой проходят через внутреннюю стенку 58 для крепления трубчатых опор 28.
Практически горизонтальная верхняя панель 68 капота (cowl top panel) проходит в поперечном направлении относительно транспортного средства и закреплена к верхней стенке 40 верхней трубы 36. Кроме того, боковая панель 69 капота проходит в продольном направлении от дверной стойки 48. Внутренняя стенка 58 верхней и нижней труб 36, 38 прикреплена к боковой панели 69 капота. Направление крепления труб к боковой панели 69 капота может быть поперечным так, чтобы совпадать с направлением крепления труб к дверной стойке 48. Ряд боковых мест крепления может проходить вперед вдоль труб 36, 38.
Соединительная скоба 70 также закрывает концевую часть обеих, верхней и нижней, труб 36, 38. Соединительная скоба 70 включает в себя основную часть 72, которая закреплена к внешним стенкам 56 верхней и нижней труб 36, 38. Верхний загнутый край 74 проходит в поперечном направлении от основной части 72 и прикреплен к верхней стенке 40 верхней трубы 36. Аналогичным образом нижний загнутый край 76 проходит в поперечном направлении от основной части 72 и прикреплен к нижней стенке 46 нижней трубы 38.
Соединительная скоба 70 также имеет несколько гладких отверстий 78. Гладкие отверстия 78 расположены на одной оси со скошенной кромкой 60 заднего края 62 трубчатых опор 28. Отверстия 78 также расположены на одной оси с точками крепления трубчатых элементов 28. Отверстия 78 обеспечивают линию доступа для сборочного инструмента при креплении трубчатых опор 28 к дверной стойке 48. Отверстия 78 упрощают промежуточную сборку соединительной скобы 70 с соединенными друг с другом трубчатыми элементами 28 до крепления к пассажирской кабине 26.
На фиг. 5 соединительная скоба извлечена для того, чтобы продемонстрировать один пример выполнения скошенной кромки 60, соответствующей заднему краю 62 трубчатых опор 28. Внешняя стенка 56 оканчивается впереди относительно внутренней стенки 58 на заднем крае 62 трубчатых опор 28. Как описано выше, скошенная кромка 60 взаимодействует с гладкими отверстиями 78 соединительной скобы 70 для обеспечения доступа для крепежного инструмента с целью присоединения внутренней стенки 58 к дверной стойке 48.
Как на фиг. 3 и 4 показано, соединительная скоба 70 включает в себя выступающую пластинку 80, консольно закрепленную у заднего края 62 трубчатых элементов 28. Выступающая пластинка 80 может быть непосредственно прикреплена к дверной стойке 48. Дверная стойка 48 может также иметь углубление 82, в котором расположены одна или несколько монтажных поверхностей. По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения углубление 82 имеет вторую монтажную поверхность 52 у основания углубления. Углубление 82 может иметь достаточную глубину для того, чтобы выступающая пластинка 80 могла быть расположена заподлицо снизу относительно внешней части дверной стойки 48, когда закреплена.
Для определения направления рассеяния энергии в ответ на приложение нагрузок на каркас 24 передка может быть использована стратегия управления нагрузками. Трубчатые опоры 28 соединены друг с другом и обычно выполняют функцию цельной балки, на которую приложена продольная нагрузка в результате осевых сил, действующих в продольном направлении. Энергия может быть передана от трубчатых опор 28 к дверной стойке 48.
Конструктивные элементы могут быть использованы для воздействия как на скорость, так и на место поглощения энергии каркасом 24 передка. Соединительная скоба 70 может быть использована для обеспечения управления за переносом энергии от нагрузок, прилагаемых на каркас 24 передка. Соединительная скоба может иметь угловой сгиб 84, предрасположенный к деформации в результате действия осевых нагрузок, приложенных на трубчатые опоры 28. Угловой сгиб 84 проходит вертикально через выступающую пластинку 80. Кроме того, скошенные кромки 86 могут присутствовать на верхнем и нижнем краях соединительной скобы 70 для более точного определения места изгиба и управления рассеянием энергии.
Как описано выше, каркас 24 передка транспортного средства 10 состоит из нескольких компонентов, которые прикреплены к алюминиевым компонентам. По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения в качестве внешнего слоя стальных частей нанесено алюминизированное покрытие поверхности или покрытие поверхности алюминиевым сплавом. Алюминизированное покрытие в результате металлургической обработки сцеплено с расположенной под ним сталью и предотвращает прямой контакт стали с алюминиевыми частями. Покрытия различных типов могут быть подходящими. Например, антикоррозионная защита может быть улучшена в случае применения Алюминизированного покрытия типа 1 (А1 - приблизит. 9% Si), Алюминизированного покрытия типа 2 ("чистый" Al), Galvalume™ (приблизит. 55% Al, 43% Zn, 2% Si), Galfan™ (приблизит. 95% Zn, 5% A1, остальное - мишметалл) или ZAM™ (Zn+ приблизит. 6% А1, 3% Mg). Выбор конкретного типа покрытия также повлияет на требуемый вес покрытия, а также ударную вязкость так, чтобы покрытие не было повреждено в течение процесса изготовления детали.
Более разнообразная смесь металлов может быть выбрана для создания конструктивных деталей повышенной прочности с целью удовлетворения требованиям по нагрузкам при одновременном применении легких материалов в зонах, где требования по нагрузкам менее жесткие. По крайней мере в одном варианте осуществления изобретения крышка капота, крылья, боковая панель капота и дверная стойка сформованы из листового материала из алюминиевого сплава. Кроме того, трубчатые элементы и соединительная скоба сформованы из стального сплава, имеющего алюминизированное покрытие поверхности или покрытие поверхности из алюминиевого сплава. Алюминизированное покрытие или покрытие из алюминиевого сплава позволяет соединять несколько компонентов, имеющих разнородные металлические сплавы, при уменьшении или устранении контактной коррозии, которая может произойти в противном случае при использовании различных материалов.
Варианты осуществления, описанные выше, являются конкретными примерами, которые не описывают все возможные формы изобретения. Признаки различных вариантов осуществления изобретения могут быть объединены друг с другом для того, чтобы образовать дополнительные варианты осуществления раскрытой сущности изобретения. Слова, использованные в данном описании изобретения, имеют скорее описательный характер, нежели ограничивающий. Объем нижеследующей формулы шире, чем конкретные раскрытые варианты осуществления, и также включает в себя модификации представленных вариантов осуществления изобретения.
1. Каркас передка транспортного средства, содержащий:
продольно проходящую верхнюю трубу;
продольно проходящую нижнюю трубу, объединенную с верхней трубой вдоль значительной части длины обеих труб;
соединительную скобу, закрепленную к внешней стенке верхней и нижней труб вблизи заднего края труб, причем соединительная скоба содержит выступающую пластинку, консольно закрепленную у заднего края, и
дверную стойку, образующую первую вертикальную монтажную поверхность, закрепленную к внутренней стенке верхней и нижней труб, и вторую вертикальную монтажную поверхность, закрепленную к выступающей пластинке.
2. Каркас передка по п.1, в котором верхняя и нижняя трубы образуют скошенную кромку на заднем крае, и внешняя стенка труб оканчивается впереди относительно внутренней стенки труб, причем соединительная скоба имеет гладкое отверстие, расположенное на одной оси со скошенной кромкой, чтобы позволить инструменту пройти через гладкое отверстие и скошенную кромку для закрепления внутренней стенки к дверной стойке.
3. Каркас передка по п.1, в котором дверная стойка дополнительно включает в себя углубление, которое образует вторую вертикальную монтажную поверхность у основания углубления.
4. Каркас передка по п.1, который дополнительно включает в себя по существу горизонтальную верхнюю панель капота, проходящую в перпендикулярном направлении относительно транспортного средства и закрепленную к верхней стенке верхней трубы.
5. Каркас передка по п.1, в котором дверная стойка выполнена из алюминиевого сплава, а верхняя и нижняя трубы изготовлены из стального сплава с покрытием поверхности, включающим в себя алюминий.
6. Каркас передка по п.1, в котором соединительная скоба изготовлена из стального сплава с покрытием поверхности, включающим в себя алюминий.
7. Каркас передка по п.1, в котором соединительная скоба имеет верхний загнутый край, закрепленный к верхней стенке верхней трубы, и нижний загнутый край, закрепленный к нижней стенке нижней трубы.
8. Каркас передка по п.1, в котором соединительная скоба имеет угловой сгиб, проходящий вертикально через выступающую пластинку, осуществляя функцию места деформации скобы при воздействии осевой нагрузки на трубы.
9. Транспортное средство, содержащее:
пассажирскую кабину, включающую в себя множество алюминиевых панелей;
каркас передка, включающий в себя множество стальных труб, проходящих в продольном направлении от пассажирской кабины;
стальную соединительную скобу, закрепленную к одной алюминиевой панели и соединяющую две объединенные трубы, причем скоба имеет кромки с выемками, предрасположенные к деформации в ответ на действие осевой нагрузки на трубы; и
алюминизированное покрытие поверхности, покрывающее внешние поверхности стальной соединительной скобы и объединенных труб.
10. Транспортное средство по п.9, в котором алюминиевая панель пассажирской кабины имеет углубление для размещения в нем стальной соединительной скобы.
11. Транспортное средство по п.9, в котором множество стальных труб представляют собой верхнюю трубу и нижнюю трубу, уложенные друг на друга вертикально и объединенные друг с другом вдоль существенной части длины от заднего края труб.
12. Транспортное средство по.11, в котором соединительная скоба имеет верхний загнутый край, закрепленный к верхней стенке верхней трубы, и нижний загнутый край, закрепленный к нижней стенке нижней трубы.
13. Транспортное средство по п.9, в котором соединительная скоба включает в себя основную часть, соединяющую объединенные трубы, и выступающую пластинку, закрепленную к алюминиевой панели, причем соединительная скоба имеет угловой сгиб, проходящий вертикально через пластинку между кромками с выемками для деформации в ответ на действие продольной нагрузки на трубы.
14. Транспортное средство по п.9, в котором объединенные трубы закреплены в перпендикулярном направлении к по меньшей мере двум из множества алюминиевых панелей.
