ЗАЩИТНЫЙ ПОДДОН ДЛЯ СИЛОВОГО АГРЕГАТА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1999 года по МПК B62D25/20 

Изобретение относится к автомобильному оборудованию, конкретно к защитным поддонам, съемно устанавливаемым в нижнем проеме двигательного отсека и предохраняющим силовой агрегат (двигатель, коробку передач, а также каталитический нейтрализатор) от ударных нагрузок и износа наезда на препятствие и уменьшающим загрязнение двигательного отсека.

Защитные поддоны, как правило, входят в "российский пакет" докомплектации поступающих в Россию легковых автомобилей зарубежного производства, особенно дорогих машин с большой колесной базой и, следовательно, с небольшим относительным клиренсом ("За рулем", N 12, 1997. -С. 168-170).

Их изготовляют заводы-изготовители или региональные дилеры либо цельнометаллическими, либо пластиковыми. В частности, фирмы "Дэу", "Тойота" и европейский "Форд" в качестве базовой защиты двигателя снизу предлагают пластмассовые пыльники, но готовы по заказу оборудовать машину и мощным металлическим листом ("За рулем", N 12, 1997. -С.170). ООО "Металлопродукция" и ТОО "РТД" освоила производство металлических защитных поддонов на широкий спектр отечественных и зарубежных автомобилей ("АВТОвитрина", N 7 (32), 1998. -С. 16). Вариант с синтетическими защитными поддонами предусматривает использование, в частности (производство с участием авторов), профилированных поддонов из стеклопластика - кевлара, с высокими показателями жесткости и прочности. Преимущества пластиковой защиты в сравнении с цельнометаллической: технологичность (обеспечение сложной конфигурации, "отслеживающей" конструктив двигательного отсека, и оптимизации аэродинамических форм; выполнение оребрения, вентиляционных и технологических окон); разгрузка точек крепления и равномерное распределение нагрузок по всему конструктиву двигательного отсека за счет рельефной конфигурации; исключение (за счет большей жесткости) локального воздействия на защищаемый агрегат; отсутствие остаточных пластических деформаций; небольшая масса при равной защищающей способности; лучший внешний вид (дизайн), а также шумопоглощающее действие (с отсутствием резонансных частот) благодаря волокнистой структуре. Но практика выявила и недостатки пластиковой защиты: возможность температурного воздействия (в основном от каталитического нейтрализатора системы выпуска отработавших газов, температура корпуса которого достигает 800^oC и который устанавливают обычно между двигателем и коробкой передач) и подверженность постепенному износу с возможным последующим пробитием. Со временем поток отказов по второй причине будет иметь тенденцию к возрастанию. При металлической защите температурное воздействие безопасно, а износостойкость существенно выше. Но отсутствуют преимущества неметаллических поддонов.

Конструкции защитных поддонов не отличаются большим разнообразием. Металлические поддоны обычно имеют лыжеобразную в продольном сечении форму и снабжены ребрами жесткости или продольными балками (Пат. ФРГ N 3613303, кл. B 62 D 35/02, 1987; Пат. США N 4655307, кл. B 60 R 27/00, 1987; А.с. СССР N 397410, кл. B 62 D 25/20, 1970). В пластиковых конструкциях удается достичь более сложной конфигурации сечений, и профилирования по условиям сопряжения со смежными элементами автомобиля.

Требования к конструкции предусматривают наличие вентиляционных окон (отверстий) для обеспечения допустимого температурного режима в двигательном отсеке и технологических окон (отверстий) для техобслуживания без предварительного демонтажа поддона. В частности, под картером двигателя должно быть предусмотрено окно (отверстие) для слива масла и попавшей в отсек жидкости (грязи).

Наиболее близким к заявленному по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля (принят за наиболее близкий аналог), содержащий панель с элементами жесткости, вентиляционными и технологическими окнами, элементы крепления панели к автомобилю и жесткую накладную металлическую пластину, прикрепленную к панели под картером двигателя силового агрегата для его защиты (Пат. СССР N 1704621, кл. B 62 D 25/20, 1989).

В нем накладная пластина выполнена крюкообразной формы (для фиксации на поперечине передней опоры двигателя) и прикреплена (в частности, приварена) к панели как к основе поддона. При этом она расположена над панелью (между панелью и картером двигателя) и полностью изолирована материалом панели (не имеет каких-либо окон, проемов или отверстий). Таким образом, под картером двигателя поддон имеет двухслойную структуру: металлическую пластину сверху и участок тонкого листа панели снизу. Панель имеет форму удлиненного симметричного ромба с усеченными по длинной диагонали (продольной оси) вершинами, загнутой кверху передней частью и продольными ребрами жесткости (симметричными продольной оси панели) по обе стороны от нее.

Однако такое устройство обладает следующими недостатками.

Необходимость минимизации зазоров с конструктивами автомобиля (сохранения допустимых значений клиренса) и обеспечения жесткости и аэродинамических форм (для пассивной вентиляции двигательного отсека через окна) требует усложнения пространственной конфигурации панели. При выполнении панели (как основы поддона) металлической сложная конфигурация устройства обуславливает низкую (в сравнении с пластиковыми устройствами) технологичность изготовления. При перекрытии всего проема отсека устройство с тонкостенной стальной панелью получается недостаточно жестким даже при усиливающем действии пластины и ребер жесткости) и более тяжелым, а распределение ударных нагрузок при взаимодействии с препятствиями далеки от оптимальных. Возможна остаточная пластическая деформация. Повышение жесткости за счет увеличения толщины листа панели в еще большей степени увеличивает ее массу. Металлическая конструкция не обеспечивает сопряжения (гибкой интеграции) с соответствующими элементами (пыльниками, локерами и т.д.) и менее отвечает требованиям современного дизайна даже при порошковом напылении. Кроме того, она повышает, как правило, уровень шума (наличие резонансных частот, звуковые эффекты при взаимодействии с препятствиями).

При выполнении панели из синтетического материала (пластика) появляются описанные в характеристике аналогов недостатки. Ускоренный износ панели преждевременно ослабляет конструкцию с вероятным последующим пробоем. В результате, приходится заменять весь защитный поддон на новый. В противном случае может ослабиться соединение пластины с панелью и прекратится выполнение крепежно-защитных функций пластины как силового упора. Не исключены и более серьезные аварийные ситуации. Металлическая пластина существенно не снижает температурное воздействие на синтетический материал панели со стороны таких теплонапряженных узлов как каталитический нейтрализатор: тепловой поток по всему пятну контакта "пластина-панель" передается материалу панели и, в условиях низкой теплопроводности последнего, может вызвать локальный перегрев.

Таким образом, известное устройство обладает недостаточно высокими технико-эксплуатационными характеристиками.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение технико-эксплуатационных характеристик защитного поддона силового агрегата легкового автомобиля путем повышения его эффективности, надежности, компактности и весовых показателей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в защитном поддоне для силового агрегата легкового автомобиля, содержащем панель с элементами жесткости и окнами, элементы панели к автомобилю и жесткую накладную металлическую пластину, прикрепленную к панели, по крайней мере под картером двигателя силового агрегата для его защиты, панель выполнена из синтетического материала с образованием комбинированной конструкции с накладной пластиной, расположенной под панелью.

Задача решается также за счет дополнительных конструктивных признаков устройства с совокупностью описанных выше ограничительных и основных отличительных признаков:
- окно, предусмотренное в панели поддона под картером двигателя, выявлено по контуру накладной пластины, с образованием замкнутого по ее периметру сопряжения пластины с панель;
- в накладной пластине предусмотрено технологическое окно, расположенное под сливной пробкой картера двигателя;
- панель выполнена корытообразной из стеклопластика, при этом по крайней мере часть ее элементов жесткости представляет собой периферийную отбортовку, профилированную по условию сопряжения со смежными элементами автомобиля;
- накладная пластина выполнена стальной.

Благодаря совокупности известных (прототип) и отличительных конструктивных признаков заявленное устройство приобретает технико-эксплуатационные характеристики, которых нет ни у цельнометаллического, ни у пластикового устройства известных конструкций в отдельности. Заявленное устройство позволяет совместить их преимущества.

Именно за счет расположения более износостойкой накладной пластины с лицевой (нижней) стороны поддона повышаются его защитные свойства. И только комбинированная структура сборки "панель-пластина" в полной мере обеспечивает спектр преимуществ синтетической (пластиковой) основы и локальных механических и термических защит. За счет перехода на однослойную структуру подкартерной зоны поддона обеспечивается термостойкость последнего (при наличии вблизи каталитического нейтрализатора и др. теплонапряженных узлов) и облегчается конструкция при высокой ее жесткости. Наличие технологического отверстия в накладной пластине под сливной пробкой картера двигателя (признак, отсутствующий в прототипе) позволяет сохранить возможность слива масла и попавшей жидкости (грязи) без снятия поддона. Корытообразная, профилированная конфигурация синтетической (пластиковой) панели обеспечивает высокую жесткость конструкции, благоприятное распределение нагрузок и минимальный дорожный просвет. Выполнение накладной пластины из стали наиболее рационально на данном этапе с технической и экономической точек зрения.

Изобретение при этом промышленно применимо на существующем уровне развития производственно-технологической базы, что подтверждает нижеприведенный пример конструктивного выполнения устройства.

На фиг. 1 показан вариант конструкции предлагаемого защитного поддона, общий вид в сборе; на фиг.2 - то же, в разобранном виде; на фиг.3 - второй вариант конструкции устройства, отличающийся конфигурацией составных частей; на фиг. 4 - сечения поддона по фиг.3, с указанием расположения относительно силового агрегата автомобиля; на фиг.5 - третий вариант конструкции поддона, также отличающийся конфигурацией составных частей.

Защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля содержит панель 1 из синтетического материала, в частности стеклопластика "кевлар", элементы 2 крепления панели 1 к автомобилю и жесткую накладную пластину 3 из прочного износостойкого материала, в частности стали, съемно прикрепленную (элементы 4 крепления) к панели 1, по крайней мере под картером двигателя 5 (силовой установки с коробкой передач и каталитическим нейтрализатором) для его (их) защиты. Таким образом, поддон представляет собой составную комбинированную конструкцию. При этом пластина 3 расположена под панелью 1 и полностью экранирует подлежащую защите часть силового агрегата автомобиля (прежде всего, картера 5).

В преимущественном варианте выполнения поддона панель 1 в зоне сопряжения с пластиной 3 содержит окно (проем) 6, которое выполнено по контуру пластины 3, с образованием по ее периметру сопряжения 7 (как вариант - со скосом - см. вид А-А на фиг.1; фиг.2; разрез С-С на фиг.4). Не исключена возможность установки прокладки в сопряжении 7 (не показана).

Кроме того, в панели 1 предусмотрены вентиляционные и технологические окна (отверстия) 8. В пластине 3 также предусмотрено по крайней мере одно технологическое окно (отверстие) 9 для безразборного доступа к сливной пробке 10 картера двигателя 5. В ней могут быть и вентиляционные отверстия 11.

Пластина 3 выполнена, в общем случае, профилированной, с положительным лобовым углом атаки α, т.е. с загнутым вверх передним концом (см. фиг.3; разрез А-А на фиг.4). Рекомендуется порошковое покрытие ее поверхности.

Панель 1 выполнена предпочтительно корытообразной. При этом по крайней мере часть ее элементов жесткости представляет собой периферийную отбортовку 12 и выступы-фиксаторов 13 (см. фиг.3, 5), профилированные по условию сопряжения (интеграции) со смежными элементами автомобиля (силовым агрегатом, подвеской, продольными балками, выхлопной трубой и т.д.). Конкретные профили панели 1 и пластины 3 зависят от марки автомобиля. Рекомендуется лакокрасочное термо- и водостойкое покрытие всех поверхностей панели 1.

Места расположения отверстий и др. посадочных мест под элементы 2 крепления панели 1 соответствуют штатным для каждой марки автомобиля. Иначе говоря, никаких доработок штатной конструкции автомобиля не требуется.

Возможны другие варианты конкретного конструктивного выполнения устройства в рамках заявленной совокупности существенных признаков.

Разработана технология изготовления и сборки устройства в условиях мелкосерийного производства.

Защитный поддон монтируют на автомобиле посредством элементов 2 крепления на силовых элементах автомобиля. При этом рекомендуется его монтаж в собранном виде (т.е. вместе с пластиной 3). Демонтаж осуществляют в обратной последовательности. Допускается демонтаж (замена) пластины 3.

Устройство работает следующим образом.

При наезде автомобиля на профильное препятствие (неровность, камень, поребрик и т. д. ) ударные и касательные нагрузки воспринимаются (с учетом угла атаки α) наиболее изностойкой частью поддона - его пластиной 3. Деформация поддона происходит, как правило, в пределах зазора между пластиной 3 и картером двигателя 5 (силовым агрегатом). Нагрузки на пластину 3 передаются панели 1 и за счет ее высокой жесткости, усиленной отбортовкой 12, выступами-фиксаторами 13 и др. элементами жесткости, достаточно равномерно распределяются по ее местам крепления.

Теплопередача от каталитического нейтрализатора и др. теплонапряженных узлов автомобиля осуществляется через воздушный зазор непосредственно в металлическую пластину 1, где теплота рассеивается за счет значительной ее площади без угрозы термических повреждений конструкции поддона.

Вентиляционные окна (отверстия) 8, 11 обеспечивают свободу конвективного теплообмена между силовым агрегатом и двигательным отсеком в целом и окружающей средой. При оптимизации продольного профиля панели 1 и расположения окон 8 обеспечивается эффективный обдув силового агрегата встречным потоком воздуха.

Использование изобретения позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики защитного поддона и оснащенного им автомобиля в целом за счет повышения защитных свойств (эффективности) поддона, его надежности, компактности и весовых показателей.

Эффективность от использования предлагаемого поддона в большей степени появляется при оснащении им автомобилей западного производства для российского рынка, особенно дорогих марок с большой колесной базой.

Использование: автомобильное оборудование. Сущность изобретения: защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля содержит панель из синтетического материала, преимущественно кевларового стеклопластика, элементы ее крепления к автомобилю и накладную металлическую, преимущественно стальную, пластину, жестко прикрепленную к панели под картером двигателя силового агрегата для его защиты. В панели и в пластине предусмотрены вентиляционные и технологические окна (отверстия). Пластина расположена под панелью с образованием комбинированной конструкции. Панель в зоне сопряжения с пластиной содержит окно (проем), выполненное по контуру пластины. Рекомендуется корытообразная форма панели: часть ее ребер жесткости представляет собой периферийную отбортовку и выступы-фиксаторы, профилированные по условию сопряжения со смежными элементами автомобиля. Использование изобретения позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики защитного поддона и автомобиля в целом за счет повышения защитных свойств, надежности, компактности и весовых показателей. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля, содержащий панель с элементами жесткости и окнами, элементы крепления панели к автомобилю и жесткую накладную металлическую пластину, прикрепленную к панели по крайней мере под картером двигателя силового агрегата для его защиты, отличающийся тем, что панель выполнена из синтетического материала с образованием комбинированной конструкции с накладной пластиной, расположенной под панелью. 2. Поддон по п.1, отличающийся тем, что окно, предусмотренное в его панели под картером двигателя, выполнено по контуру накладной пластины, с образованием замкнутого по ее периметру сопряжения пластины с панелью. 3. Поддон по п.1, отличающийся тем, что в накладной пластине предусмотрено технологическое окно, расположенное под сливной пробкой картера двигателя. 4. Поддон по п.1, отличающийся тем, что его панель выполнена корытообразной из стеклопластика, при этом по крайней мере часть ее элементов жесткости представляет собой периферийную отбортовку, профилированную по условию сопряжения со смежными элементами автомобиля. 5. Поддон по п. 1, отличающийся тем, что накладная пластина выполнена стальной.