НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1997 года по МПК B62D29/04 B62D31/00 

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к несущим конструкциям легковых автомобилей.

В настоящее время в автомобилестроении все большее применение находят синтетические материалы (пластмассы), из которых, в частности, изготавливают элементы обшивки кузова автомобиля. Элементы крепятся с помощью шурупов, болтов и т. п. Несмотря на достигаемые при этом очевидные преимущества по сравнению с кузовами, изготовленными из металла, такие как меньшие капиталовложения в технологическую оснастку, коррозионная стойкость и более высокая теплоизоляция, такие кузова обладают также и существенными недостатками, обусловленными следующими обстоятельствами.

Локально соединенные с помощью механического крепления неметаллические элементы обшивки конструкции не способны воспринять в полной мере возникающие нагрузки из-за концентрации напряжений в зоне соединений их с металлическими элементами, что увеличивает общую массу конструкции. Сборка пластмассовых деталей кузова предусматривает значительное время для подгонки большого количества стыков внешних панелей кузова для удовлетворения требований дизайна. Требование к исключению на внешней поверхности крепежных элементов удорожает и усложняет всю конструкцию и процесс изготовления ее элементов.

Известные технические решения, предусматривающие использование в конструкции кузовов элементов из синтетических материалов, армированных металлическими профилями, не исключают в полной мере указанные недостатки. Процесс изготовления таких конструкций очень дорог, при этом усложняется и утяжеляется сама конструкция, а удельный показатель качества, характеризующийся соотношением массы кузова и его прочностных характеристик, не достигает максимума (оптимума).

Прототипом данного изобретения является несущая конструкция легкового автомобиля, содержащая раму с закрепленным на ней кузовом. Кузов выполнен из пластмассовых панелей, которым придана соответствующая форма, определяемая их функциональным назначением и требованиями дизайна.

Кузов содержит мотоотсек, салон для пассажиров, двери, а рама выполнена в виде продольных лонжеронов, соединенных поперечинами. Элементы кузова соединяются с рамой разъемными фланцевыми соединениями, при этом сами фланцы расположены на разных уровнях (заявка Великобритании N 2116126, кл. B 62 D 29/04, 1983).

К недостаткам этой конструкции следует отнести низкую несущую способность кузова, поскольку через локальные соединения его элементов друг с другом и с рамой невозможно добиться передачи значительной нагрузки, используя при этом в полной мере возможности несущей способности всех элементов кузова. Пластмассовые элементы конструкции проемов дверей не обеспечивают достаточной жесткости и прочности. Выполнение же фланцев рамы на различной высоте требует значительной точности изготовления и совмещения элементов обшивки, прикрепляемых к фланцам, что удорожает производство.

Задачей данного изобретения является создание несущей конструкции легкового автомобиля, оптимально удовлетворяющей взаимно противоречивым требованиям: высокая прочность, небольшая масса, относительно невысокая стоимость, простота сборки.

Это достигается тем, что несущая конструкция легкового автомобиля, содержащая раму, имеющую продольные лонжероны, соединенные поперечинами, и имеющей мотоотсек и салон для пассажиров кузов, содержащий скрепленные между собой неметаллические элементы, образующие обшивку, имеет элементы жесткости, образующие каркас и представляющие собой по меньшей мере две пары расположенных по ширине соответствующего проема двери стоек, при этом стойки каждой пары соединены между собой порогообразующим элементом, связанным с рамой разъемным соединением и клеевым соединением с обшивкой, а стойки, относящиеся к разным парам, соединены между собой поперечиной.

Задача решается также тем, что передние стойки соединены между собой вынесенной вперед поперечиной, примыкающей к внутренней обшивке со стороны мотоотсека и соединенной с ней, а продольные лонжероны рамы снабжены вертикальными стойками, соединенными разъемными соединениями с этой поперечиной.

По ширине проема задней двери расположена пара стоек, соединенных между собой поперечиной, при этом стойки соединены с обшивкой клеевым соединением, а поперечина соединена с лонжеронами рамы разъемным соединением.

Вертикальные стойки лонжеронов соединены с вынесенной вперед поперечиной в плоскости, перпендикулярной продольной оси автомобиля, а поперечины рамы выступают за лонжероны и связаны с внутренними вертикальными поверхностями порогообразующих элементов в плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля, а поперечина стоек задней двери соединена с лонжеронами в горизонтальной плоскости.

Стойки, расположенные в середине автомобиля, соединены между собой поперечиной, примыкающей изнутри салона к крыше автомобиля.

Элементы жесткости выполнены из металла, а обшивка из полимерного композитного материала.

Внешние части обшивки крыша, боковины, передняя и задняя панели выполнены в виде единого элемента.

На фиг. 1 показан общий вид предложенной конструкции; на фиг. 2 кузов несущей конструкции; на фиг. 3 рама несущей конструкции; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 1.

Конструкция содержит раму, образованную лонжеронами 1, скрепленными между собой поперечинами 2, длина которых превышает расстояние между лонжеронами. На концах поперечин имеются элементы 3 фланцевых соединений, выполненных в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля.

Кузов (изображен пунктиром) содержит элементы жесткости, образующие каркас и представляющие собой пары вертикальных стоек 4, 5, 6, порогообразующие элементы 7. Стойки 4 соединены между собой вынесенной вперед поперечиной 8, соединенной, в свою очередь, разъемным соединением в плоскости перпендикулярной оси автомобиля со стойками 9 находящуюся на лонжеронах, при этом поперечина соединена с внутренней обшивкой 10 (фиг. 4), отделяющей салон от мотоотсека.

Стоки 5 соединены между собой поперечиной 11, которая примыкает к крыше изнутри и может быть приклеена к ней, а стойки 6 соединены между собой поперечиной 12, соединенной с лонжеронами разъемным соединением в горизонтальной плоскости.

Внешние и внутренние части 13 и 14 обшивки (фиг. 5), образующие оболочку, выполняются из неметаллических материалов (полимерных композитных материалов) и могут быть связаны с деталями каркаса либо клеевым соединением (в местах порогообразующих элементов), либо разъемным соединением, например, в местах стоек, при этом детали каркаса выполняются из металла.

Двери 15 с петлями 16 и замками крепятся к вертикальным стойкам 4 каркаса, образующим проемы дверей.

Внешние крыша, боковины, передняя и задняя панели кузова преимущественно выполняются в виде единого элемента, а капот и двери в виде отдельных элементов.

Внешние и внутренние элементы обшивки выполняются из неметаллических материалов (пластиков) и скрепляются между собой и элементами каркаса, выполненными из металла, клеевым или разборным соединением.

Предлагаемое выполнение несущей конструкции легкового автомобиля позволяет передавать значительные нагрузки, создаваемые агрегатами автомобиля, от рамы к каркасу через прочные локальные металлические фланцевые соединения и от каркаса на обшивку через большую поверхность соединения обшивки с каркасом.

Усилия от рамы передаются через порогообразующие элементы и поперечину, соединяющую вертикальные стойки, расположенные на лонжеронах, на весь каркас, что позволяет более равномерно распределять нагрузку на все элементы кузова.

В результате достигается частичная разгрузка металлоконструкции за счет увеличения нагрузки на пластмассовую обшивку, что позволяет снизить общую массу несущей конструкции.

Благодаря тому, что поперечина, соединяющая передние стойки 4, соединена с обшивкой со стороны моторного отсека и при этом выполнена П-образной формы, она соединяется с этими стойками без пересечения с внутренней частью обшивки, что позволяет добиться более простого и надежного уплотнения салона и более простой сборки.

Наличие стоек 4 и порогообразующих элементов 7, охватывающих проемы дверей, позволяет увеличить жесткость конструкции и сохранить геометрию проемов при скручивании кузова в работе. Это предотвращает заклинивание дверей 15, обеспечивает надежное крепление дверей и работу замков.

Наличие разъемных соединений между рамой и каркасом позволяет отдельно собирать на раме агрегаты автомобиля, а потом монтировать кузов, который, благодаря жесткой конструкции каркаса, может транспортироваться на большие расстояния к месту сборки от места его производства.

Задние стойки, образующие проемы двери, обеспечивают передачу усилий от задней двери на обшивку по большой поверхности и способствуют сохранению геометрии проема задней двери.

Собранный кузов или элементы, образующие единое целое, устанавливается без зазора по фланцам поперечин, соединяющих передние и задние стойки, а зазоры по фланцам порогообразующих элементов выбираются за счет упругой деформации кузова.

Использование: в автомобилестроении, в частности в несущих конструкциях легковых автомобилей. Сущность изобретения: несущая конструкция содержит раму, выполненную в виде продольных лонжеронов, соединенных поперечинами, элементы жесткости, образующие каркас и представляющие собой пары вертикальных стоек. Стойки, образующие пары, связаны между собой порогообразующими элементами. Стойки передней пары связаны между собой вынесенной вперед поперечиной, скрепленной разъемным соединением с вертикальными стойками, расположенными на лонжеронах. Каркая обшит неметаллическими деталями, образующими оболочку, и скреплен с ними клеевыми и разъемными соединениями. 6 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Несущая конструкция легкового автомобиля, содержащая раму, имеющую продольные лонжероны, соединенные поперечинами, и имеющий мотоотсек и салон для пассажиров кузов, содержащий скрепленные между собой неметаллические элементы, образующие обшивку, отличающаяся тем, что кузов имеет элементы жесткости, образующие каркас и представляющие собой по меньшей мере две пары расположенных по ширине соответствующего проема двери стоек, при этом стойки каждой пары соединены между собой порогообразующим элементом, связанным с рамой разъемным соединением и клеевым соединением с обшивкой, а стойки, относящиеся к разным парам, соединены между собой поперечиной. 2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что передние стойки соединены между собой вынесенной вперед поперечиной, примыкающей к внутренней обшивке со стороны мотоотсека и соединенной с ней, а продольные лонжероны рамы снабжены вертикальными стойками, соединенными разъемными соединениями с этой поперечиной. 3. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что по ширине проема задней двери расположена пара стоек, соединенных между собой поперечиной, при этом стойки соединены с обшивкой клеевым соединением, а поперечина соединена с лонжеронами рамы разъемным соединением. 4. Конструкция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что вертикальные стойки лонжеронов соединены с вынесенной вперед поперечиной в плоскости, перпендикулярной продольной оси автомобиля, поперечины рамы выступают за лонжероны рамы и соединены с внутренними вертикальными поверхностями порогообразующих элементов в плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля, а поперечина стоек задней двери соединена с лонжеронами в горизонтальной плоскости. 5. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что стойки, расположенные в середине автомобиля, соединены между собой поперечиной, примыкающей изнутри салона к крыше автомобиля. 6. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что элементы жесткости выполнены из металла, а обшивка из полимерного композитного материала. 7. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что внешние части обшивки - крыша, боковины, передняя и задняя панели выполнены в виде единого элемента.