Грузовой автомобиль и усиливающий узел для грузовой платформы грузового автомобиля

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Грузовой автомобиль содержит пару продольных лонжеронов, платформу, расположенную над лонжеронами, поперечно продолжающийся поперечный элемент, дистанцирующий элемент и трубку. Поперечно продолжающийся поперечный элемент контактирует с платформой и расположен между платформой и лонжеронами. Дистанцирующий элемент расположен между поперечным элементом и одним из лонжеронов. Трубка приварена к дистанцирующему элементу и контактирует с платформой. Усиливающий узел для грузовой платформы грузового автомобиля содержит поперечный элемент, имеющий поверхность, образующую отверстие и удлиненный канал, экструдированный усиливающий элемент, прикрепленный к поперечному элементу снаружи канала, и экструдированный трубчатый элемент. Достигается повышение жесткости кузова грузового автомобиля. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к сминаемой трубке для грузового автомобиля пикап. В частности, настоящее изобретение относится к экструдированной сминаемой трубке между платформой грузового автомобиля и лонжеронами грузового автомобиля пикап для поддержания платформы грузового автомобиля.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Грузовые автомобили пикап представляют собой автотранспортные средства с задним грузовым пространством с открытым верхом, которое часто называется платформой. Пикапы весьма популярны, так как платформа позволяет использовать транспортное средство многими различными путями, включая удержание множества типов груза и буксирование различных типов прицепов. Традиционно, большую часть конструкций корпуса на автомобилях типа пикап изготавливают из стальных сплавов. Спустя года испытаний конструктора грузового автомобиля пикап изучили, как создавать стальные части корпуса грузовика, которые выдерживают множество жестких применений грузового автомобиля пикап. Текущая нормативная и экономическая обстановка увеличили важность изготовления более топливосберегающих грузовых автомобилей типа пикап при поддержании или улучшении функциональности и долговечности. Один путь уменьшения расхода топлива транспортного средства, в особенности без нагрузки, заключатся в уменьшении веса транспортного средства.

Алюминиевые сплавы обычно имеют более высокое отношение прочности к весу, чем стальные сплавы. Следовательно, замена стали на алюминий обеспечивает потенциал для уменьшения веса. Однако модуль упругости алюминия в общем ниже модуля упругости стали. Дополнительно, технологии и способы изготовления соединяющих частей, которые исправно работают для стальных частей, не могут работать хорошо для таких же алюминиевых частей. Из-за этого и других отличий простой подбор материала необязательнвозможно приводит к допустимой конструкции.

Алюминиевые сплавы в целом указаны четырехзначной цифрой, первая цифра которой обычно указывает на главный компонент сплава. При описании серий алюминиевых сплавов, основываясь на главном компоненте сплава, за первой цифрой могут следовать три x (верхний или нижний регистр) или три нуля. Например, главный компонент сплава в алюминиевом сплаве серий 6xxx (или 6000) представляет собой магний и кремний, тогда как главный компонент сплава серий 5xxx представляет собой магний, и для серий 7xxx - цинк. Дополнительные цифры, представленные после ‘x’ (или нуля) в обозначении серий, определяют точный алюминиевый сплав. Например, алюминиевый сплав 6061 имеет состав 0,4-0,8% кремния, 0-0,7% железа, 0,15-0,4% меди, 0-0,15% марганца, 0,8-1,2% магния, 0,04-0,35% хрома, 0-0,25% цинка и 0-0,15% титана. Различные сплавы обеспечивают различные плюсы и минусы касательно прочности, твердости, работоспособности и других свойств.

Дополнительно, пять основных добавочных обозначений могут быть использованы для алюминиевых сплавов, среди которых: F - в состоянии после деформации, O - обожженный, H - упрочненный наклепом, T - термически обработанный и W - в состоянии после закалки (между термообработкой с образованием раствора и искусственным или естественным старением). За добавочным обозначением может следовать одна или двойная цифра для дополнительного описания. Например, алюминий с обозначением термообработки T6 термообработан с образованием раствора и искусственно состарен, но не подвергнут холодной деформации после термообработки с образованием раствора (или так, что холодная деформация не будет распознаваться в свойствах материала).

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту изобретения предложен грузовой автомобиль, содержащий:

пару продольных лонжеронов;

платформу, расположенную над лонжеронами;

поперечно продолжающийся поперечный элемент, контактирующий с платформой и расположенный между платформой и лонжеронами;

дистанцирующий элемент, расположенный между и в контакте с поперечным элементом и одним из лонжеронов; и

трубку, приваренную посредством сварки трением к дистанцирующему элементу и контактирующую с платформой.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором дистанцирующий элемент косвенно соединяет поперечный элемент с одним из лонжеронов.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором поперечный элемент содержит основание и пару противоположных боковых стенок, продолжающихся от основания к платформе.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором дистанцирующий элемент содержит основание, контактирующее с основанием поперечного элемента и одним из лонжеронов.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором трубка включает в себя множество кольцеобразно разнесенных поверхностных элементов вокруг внешней поверхности трубки.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором поверхностные элементы представляют собой ребра, продолжающиеся вдоль длины трубки.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором трубка включает в себя полую внутреннюю область, имеющую размеры для приема крепежного средства, который косвенно соединяет платформу с лонжеронами с пространством между ними.

В одном из вариантов предложен грузовой автомобиль, в котором и дистанцирующий элемент, и трубка экструдированы из алюминия.

В одном из дополнительных аспектов предложен усиливающий узел для грузовой платформы грузового автомобиля, содержащий:

поперечный элемент, имеющий поверхность, образующую отверстие в ней и удлиненный канал;

экструдированный усиливающий элемент, прикрепленный к поперечному элементу снаружи канала, причем усиливающий элемент расположен между поперечным элементом и лонжероном грузового автомобиля; и

экструдированный трубчатый элемент, приваренный посредством сварки трением к усиливающему элементу и введенный через отверстие и в канал.

В одном из вариантов предложен узел, в котором экструдированный трубчатый элемент взаимодействует с грузовой платформой грузового автомобиля на конце экструдированного трубчатого элемента, противоположном от лонжеронов.

В одном из вариантов предложен узел, в котором экструдированный трубчатый элемент содержит поверхностные элементы вокруг внешней поверхности экструдированного трубчатого элемента.

В одном из вариантов предложен узел, в котором поверхностные элементы представляют собой ребра, которые продолжаются вдоль длины экструдированного трубчатого элемента.

В одном из вариантов предложен узел, дополнительно содержащий крепежное средство, продолжающееся через экструдированный трубчатый элемент, отверстие в поперечном элементе, экструдированный усиливающий элемент и лонжероны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой общий вид грузового автомобиля пикап, имеющего платформу грузового автомобиля согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид снизу платформы грузового автомобиля с множеством усиливающих узлов, прикрепленных к ней согласно одному варианту осуществления.

Фиг. 3 представляет собой общий вид поперечного элемента и пары усиливающих элементов усиливающего узла для крепления к нижней поверхности платформы грузового автомобиля согласно одному варианту осуществления.

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линию 3-3 усиливающего узла на фиг. 3.

Фиг. 5 представляет собой общий вид сбоку усиливающего узла, закрепленного под платформой грузового автомобиля и выше лонжеронов грузового автомобиля пикап согласно одному варианту осуществления.

Фиг. 6 представляет собой общий вид трубчатого элемента для приваривания посредством сварки трением к поперечному элементу усиливающего узла согласно одному варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, однако что описанные варианты осуществления - всего лишь примеры, и другие варианты осуществления могут принимать различные и альтернативные формы. Фигуры не обязательно выполнены в масштабе; определенные признаки могут быть увеличены или минимизированы, чтобы показывать детали конкретных компонентов. В связи с этим, конкретные конструктивные и функциональные детали, описанные здесь, не должны интерпретироваться как ограничивающие, а всего лишь как представляющие основу для изучения специалистом в области техники различных способов применения вариантов осуществления. Для специалиста в области техники будет понятно, что различные признаки, проиллюстрированные и описанные со ссылкой на любую из фигур, могут быть объединены с признаками, проиллюстрированными в одной или более других фигурах для получения вариантов осуществления, которые проиллюстрированы или описаны не точно. Совокупности проиллюстрированных признаков обеспечивают типичные варианты осуществления для типичных применений. Различные совокупности и преобразования признаков, соответствующие замыслам настоящего изобретения, однако могут потребоваться для особых применений или вариантов осуществления.

Фиг. 1 иллюстрирует грузовой автомобиль 10 пикап, имеющий множественные конструктивные элементы, изготовленные из алюминия. Грузовой автомобиль 10 пикап включает в себя грузовую платформу или платформу 12 грузового автомобиля, которая расположена сзади пассажирского салона 14 грузового автомобиля. Платформа 12 грузового автомобиля показана с открытым и доступным верхом, хотя существует другие варианты осуществления, в которых платформа грузового автомобиля закрыта. Борт 16 шарнирно соединен за дно для обеспечения доступа к верхний поверхности платформы 12 грузового автомобиля. При открытии дверь 16 и верхняя поверхность платформы 12 грузового автомобиля могут быть копланарны для обеспечения плоской нагружаемой поверхности.

Многие компоненты грузового автомобиля 10 пикап могут быть выполнены из алюминия. Платформа 12 грузового автомобиля не исключение, и может быть изготовлена из алюминия серии 6000. Если выбрать такой материал для платформы 12 грузового автомобиля, для улучшения прочности и жесткости платформы 12 грузового автомобиля могут быть обеспечены дополнительные усиливающие конструкции. Эти усиливающие конструкции, как будет описано ниже, также могут быть изготовлены из алюминия серии 6000. Особые конфигурации этих усиливающих конструкций обеспечивают алюминиевый грузовой автомобиль 10 прочностью, соизмеримой с типичными грузовыми автомобилями, которые изготовлены главным образом из стали.

Фиг. 2 показывает дно 20 или нижнюю поверхность платформы 12 грузового автомобиля. Платформа грузового автомобиля включает в себя длину L, продолжающуюся вдоль длины грузового автомобиля, и ширину W. Как также может быть видно на фиг. 1, платформа грузового автомобиля может включать последовательность продольных канавок 22 для добавления конструктивной жесткости. Даже с этими канавками 22 платформу можно называть по существу плоской, так как большая часть верхней поверхности платформы является фактически плоской.

Под дном 20 платформы грузового автомобиля имеется множество усиливающих узлов, участок которых показан изолированным на фиг. 3. Каждый из усиливающих узлов включает в себя поперечный элемент 24, продолжающийся поперечно канавкам 22 и вдоль ширины платформы 12 грузового автомобиля. Каждый поперечный элемент 24 включает в себя в общем горизонтальное (параллельное платформе грузового автомобиля) основание 26. Пара противоположных боковых стенок 28 продолжаются от основания 26 под относительно тупыми углами (например, между 91-110 градусов) от основания 26. Эти противоположные боковые стенки 28 также продолжаются вдоль длины поперечного элемента 24, образуя канал 29 в пределах вогнутой или внутренней поверхности поперечного элемента 24. Пара фланцев 30 разнесены от и параллельны основанию 26, при этом каждый фланец продолжается от соответствующей боковой стенки. Фланцы обеспечивают поверхности взаимодействия для взаимодействия усиливающего узла с дном 20 платформы грузового автомобиля.

Поперечные элементы 24 могут быть изготовлены из алюминия серии 6000, который подвергается роликовому формованию. Профилирование листового металла посредством роликового формования является эффективным способом изготовления штампованного компонента, в котором форма компонента является постоянной и свободной от любых неровностей или сильных изменений геометрии. Профилированный поперечный элемент 24 обеспечивает продольное, цельное поддерживающее ребро, которое целесообразно обеспечивает опору для платформы грузового автомобиля.

На фиг. 2-5 множество дистанцирующих элементов или усиливающих элементов 34 предусмотрены на внешней поверхности каждого из поперечных элементов 24. Каждый из усиливающих элементов 34 включает в себя основание 36, которое взаимодействует с соответствующим поперечным элементом 24. Боковые стенки 38 усиливающего элемента 34 также продолжаются от основания 36 под углами, подобными углам боковых стенок 28, продолжающихся от основания 26 поперечного элемента. Канал образован основанием 36 и боковыми стенками 38. Основание 36 и боковые стенки 38 выполнены с возможностью зацепляться с и контактировать с основанием 26 и боковыми стенками 28 поперечного элемента 24.

Для усиления прочности цельного профилированного поперечного элемента 24 усиливающий элемент 34 может быть выполнен из алюминия серии 6000, который экструдируется. В процесса экструдирования алюминий в эластичном состоянии может экструдироваться через образованную форму, например, форму усиливающего элемента, и обрезаться или ломаться до определенной длины. При расположении ниже поперечного элемента 24 и противоположно от платформы грузового автомобиля усиливающий элемент 34 действует в качестве дистанцирующего элемента для создания зоны зазора для компонентов под платформой грузового автомобиля. Это исключает необходимость создания локализованных углублений в платформе грузового автомобиля или поперечных элементах 24, обеспечивая профилирование за счет постоянной формы (ранее описанной).

Основание 36 усиливающего элемента 34 может быть экструдировано и образовано так, что оно имеет такие размеры, чтобы обеспечивать целесообразный зазор для данных условий зазора в комплектации транспортного средства под платформой 12 грузового автомобиля. Основание 36 может быть тоньше боковых стенок 38 не только с целью поддержания под поперечным элементом 24 относительно сторон поперечного элемента 24, но и для обеспечения зазора под поперечным элементом 24. Основание 36 и боковые стенки 38 усиливают прочность поперечного элемента 24, предотвращая разрушение поперечного элемента 24 под большими нагрузками при поддержании зазора между платформой грузового автомобиля и компонентами под ней.

Типичный грузовой автомобиль пикап включает в себя пару лонжеронов, которые расположены ниже платформы 20 грузового автомобиля и проходят вдоль длины L платформы грузового автомобиля. На фиг. 5 поперечный элемент 24 и опорный элемент 34 показаны в виде части усиливающего узла 42 между платформой 20 грузового автомобиля и одним или более лонжеронов 44 грузового автомобиля. Вместо прямого соединения между платформой 12 грузового автомобиля и лонжеронами 44 усиливающий узел 42 может обеспечивать пространство между дном 20 платформы 12 грузового автомобиля и лонжеронами 44. В частности, фланцы 30 поперечного элемента 24 контактируют с дном платформы 20 грузового автомобиля, тогда как основание 36 опорного элемента 24 контактирует с одним из лонжеронов 44.

Для закрепления усиливающего узла 42 между платформой 20 грузового автомобиля и лонжеронами 44, на каждом опорном элементе 34 предусмотрена сминаемая трубка или экструдированная трубка 46. Каждая трубка 46 может быть приварена посредством сварки трением к верхней поверхности основания 36 усиливающего элемента 34. Например, в одном вариант осуществления концевая поверхность 48 трубки 46 может быть приварена посредством сварки трением на основании 36 на длину трубки 46, продолжающуюся между боковыми стенками 38. Множество кольцеобразно-разнесенных поверхностных элементов 50 предусмотрены вокруг внешней поверхности трубки 46 для облегчения потока алюминия во время сварки трением. Поверхностные элементы 50 показаны в виде скругленных ребер, которые регулярно и кольцеобразно разнесены и продолжаются вдоль длины трубки 46. Поверхностные элементы 50 могут иметь любую другую форму, способную обеспечивать дополнительный материал вокруг внешней поверхности трубки для облегчения сварки трением. В других вариантах осуществления поверхностные элементы 50 включают в себя одну или более продольных канавок, образованных во внешней поверхности трубки 46. В других вариантах осуществления последовательность чередующихся канавок и ребер образованы на внешней поверхности.

Экструдированная алюминиевая трубка 46, приваренная посредством сварки трением к экструдированному алюминиевому усиливающему элементу 34, обеспечивает дополнительную опору под платформой 20 грузового автомобиля и поддерживает разнесенное отношение между платформой 20 грузового автомобиля и усиливающим элементом 34 и лонжеронами 44. Трубка 46 дополнительно препятствует разрушению поперечного элемента 24 и ее опорных компонентов под большими нагрузками.

Далее будет описан примерный способ изготовления и сборки усиливающего узла 42. Посредством роликового формования образуют множество поперечных элементов 24 из алюминия серии 6000, включающих основание 26, боковые стенки 28 и фланцы 30, описанные выше. По меньшей мере два отверстия 52 с зазором выдавливают, вырезают или иначе образуют в поперечном элементе 24 в разнесенных положениях, чтобы позже выровнять с лонжеронами 44 поперечно поперечному элементу. Усиливающий элемент 34, имеющий основание 36 и боковые стенки 38, описанные выше, образуют посредством экструдирования алюминия серии 6000 так, что усиливающий элемент 34 включает в себя каналы. Трубки 46 с поверхностными элементами 50 также образуют из экструдированного алюминия серии 6000. Трубка 46 может быть экструдирована так, что отверстия 54 располагаются на центральной оси трубки 46. Каждую трубку 46 приваривают посредством сварки трением к внутренней поверхности в пределах канала каждого усиливающего элемента 34. Отверстие (не показано) в усиливающем элементе 34 также может быть образовано и выровнено с отверстием 54 трубки 46.

После приваривания одну из трубок 46 вводят через отверстие 52 с зазором одного из поперечных элементов 24. За счет подобных форм оснований и боковых стенок усиливающий элемент 34 может быть спрессован так, что его внутренняя поверхность совмещается с внешней поверхностью поперечного элемента 24. Это выравнивает усиливающий элемент 34 и трубку 46 одного поперечного элемента 24 с одним из лонжеронов 44. Этот способ может повторяться, чтобы вставлять друг в друга два усиливающих элемента 34 и каждый из поперечных элементов 24 в положениях крепления к лонжеронам 44 (объяснено ниже). Каждый усиливающий элемент 34 поддерживает разнесенное отношение между поперечным элементом 24 и лонжероном 44 при их косвенном соединении. Крепежное средство (например, болт, винт и т.д.) далее может быть приведено в движение или вставлено в платформу 20 грузового автомобиля через отверстие 54 трубки 46, через усиливающий элемент 34 и в лонжерон 44. Это закрепляет усиливающий узел 42 между платформой 20 грузового автомобиля и лонжероном 44 в узле грузовой платформы.

Как отмечено выше и лучше видно на фиг. 2, усиливающий узел 42 включает в себя один профилированный поперечный элемент 24 с парой разнесенных экструдированных опорных элементов 34. Каждый из опорных элементов 34 выровнен с одним соответствующим лонжероном под платформой грузового автомобиля, продолжаясь вдоль длины L платформы грузового автомобиля. Другими словами, множество опорных элементов 34, прикрепленных к различным поперечным элементам 24, выровнены вдоль одного лонжерона. В проиллюстрированном варианте осуществления на фиг. 2 предусмотрены три поперечных элемента 24, каждый имеет пару опорных элементов 34. Половина опорных элементов 34 линейно выровнены для крепления к одному лонжерону, при этом другая половина опорных элементов 34 линейно выровнены для крепления к другому лонжерону. Предполагаются и другие варианты осуществления, в которых предусмотрено больше или меньше, чем проиллюстрированное количество поперечных элементов и/или опорных элементов.

Тогда как варианты осуществления, описанные выше, относится к грузовому автомобилю пикап, следует понимать, что конструктивные признаки настоящего изобретения могут быть использованы с другими транспортными средствами, например, полноприводными внедорожниками (SUVs), фургонами и т.д.

Тогда как выше описаны примерные варианты осуществления, не должно предполагаться, что эти варианты осуществления описывают все возможные формы, охваченные формулой изобретения. Слова, используемые в описании, являются словами описания, а не ограничения, и понятно, что различные изменения могут быть выполнены без отклонения от замысла и объема охраны раскрытия. Ранее описанной, признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены для образования дополнительных вариантов осуществления изобретения, которые не могут быть ясно описаны или проиллюстрированы. Тогда как различные варианты осуществления могут быть описаны как обеспечивающие преимущества или являются предпочтительными относительно других вариантов осуществления или известных в уровне техники вариантов осуществления относительно одному или более требуемых характеристик, специалист в области техники признает, что один или более признаков или характеристик могут быть не учтены для достижения всех требуемых системных атрибутов, которые зависят от конкретного применения и варианта осуществления. Эти атрибуты могут включать, но не ограничивая стоимость, прочность, долговечность, затраты за срок службы, конкурентоспособность, внешний вид, компоновка, размер, удобство работы, вес технологичность, простота сборки и т.д. В связи с этим варианты осуществления, описанные как менее необходимые, чем другие варианты осуществления или известные в уровне техники варианты осуществления относительно одной или более характеристик, не выходят за пределы объема охраны раскрытия и могут быть пригодны для особых применений.

1. Грузовой автомобиль, содержащий:

пару продольных лонжеронов;

платформу, расположенную над лонжеронами;

поперечно продолжающийся поперечный элемент, контактирующий с платформой и расположенный между платформой и лонжеронами;

дистанцирующий элемент, расположенный между и в контакте с поперечным элементом и одним из лонжеронов; и

трубку, приваренную посредством сварки трением к дистанцирующему элементу и контактирующую с платформой.

2. Грузовой автомобиль по п.1, в котором дистанцирующий элемент косвенно соединяет поперечный элемент с одним из лонжеронов.

3. Грузовой автомобиль по п.1, в котором поперечный элемент содержит основание и пару противоположных боковых стенок, продолжающихся от основания к платформе.

4. Грузовой автомобиль по п.3, в котором дистанцирующий элемент содержит основание, контактирующее с основанием поперечного элемента и одним из лонжеронов.

5. Грузовой автомобиль по п.1, в котором трубка включает в себя множество кольцеобразно разнесенных поверхностных элементов вокруг внешней поверхности трубки.

6. Грузовой автомобиль по п.5, в котором поверхностные элементы представляют собой ребра, продолжающиеся вдоль длины трубки.

7. Грузовой автомобиль по п.1, в котором трубка включает в себя полую внутреннюю область, имеющую размеры для приема крепежного средства, которое косвенно соединяет платформу с лонжеронами с пространством между ними.

8. Грузовой автомобиль по п.1, в котором и дистанцирующий элемент, и трубка экструдированы из алюминия.

9. Усиливающий узел для грузовой платформы грузового автомобиля, содержащий:

поперечный элемент, имеющий поверхность, образующую отверстие в ней и удлиненный канал;

экструдированный усиливающий элемент, прикрепленный к поперечному элементу снаружи канала, причем усиливающий элемент расположен между поперечным элементом и лонжероном грузового автомобиля; и

экструдированный трубчатый элемент, приваренный посредством сварки трением к усиливающему элементу и введенный через отверстие в канал.

10. Усиливающий узел по п.9, в котором экструдированный трубчатый элемент взаимодействует с грузовой платформой грузового автомобиля на конце экструдированного трубчатого элемента, противоположном от лонжеронов.

11. Усиливающий узел по п.9, в котором экструдированный трубчатый элемент содержит поверхностные элементы вокруг внешней поверхности экструдированного трубчатого элемента.

12. Усиливающий узел по п.11, в котором поверхностные элементы представляют собой ребра, которые продолжаются вдоль длины экструдированного трубчатого элемента.

13. Усиливающий узел по п.9, дополнительно содержащий крепежное средство, продолжающееся через экструдированный трубчатый элемент, отверстие в поперечном элементе, экструдированный усиливающий элемент и лонжероны.