ПЕРЕДНЯЯ ПОЛОВАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК B62D25/20 B21D53/88 

Область техники

Данное изобретение относится к передней половой панели. Конкретно, настоящее изобретение относится к передней половой панели, которая формирует днище автомобильного кузова.

Известный уровень техники

Большинство автомобильных кузовов в настоящее время оснащаются бескаркасными несущими корпусами, каждый из которых образуется путем объединения рамы и кузова, которые обычно составляют рамный кузов, и нижняя часть кузова имеет конструкцию, называемую днищем. На фиг. 19 представлен поясняющий вид, схематично показывающий конструкцию днища 102 автомобильного кузова 101 в упрощенной форме.

Как показано на данном чертеже, днище 102 автомобильного кузова 101 расположено в части, соответствующей традиционной раме. Приборная панель 103 и передняя половая панель 104 днища 102 присоединяются друг к другу посредством соответствующих краевых участков, наложенных друг на друга, и передняя половая панель 104 и задняя половая панель 106 присоединяются друг к другу посредством соответствующих краевых участков, наложенных друг на друга.

Верхняя приборная панель 103a и нижняя приборная панель 103b приборной панели 103 присоединяются друг к другу посредством соответствующих краевых участков, наложенных друг на друга. Приборная панель 103 является разделительной перегородкой между отсеком двигателя, в который помещен двигатель, и салоном для пассажиров транспортного средства.

Передняя половая панель 104 имеет туннель 104a в полу, вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, и плоские участки 104c, расположенные слева и справа. Туннель 104a в полу обеспечивает пространство для размещения карданного вала и трубопроводов различного типа по центру автомобиля в направлении его ширины. Вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, являются совмещаемыми участками, которые соединяются с правым и левым боковыми порогами 105, имеющими конструкцию замкнутого сечения. Левый и правый плоские участки 104c соединяют туннель 104a в полу и вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа.

Задняя часть передней половой панели 106a и задняя часть задней половой панели 106b панели 106 задней части пола присоединяются друг к другу посредством соответствующих краевых участков, наложенных друг на друга.

Требуется, чтобы передняя половая панель 104 имела достаточную изгибную жесткость и крутильную жесткость, чтобы сдерживать упругую деформацию кузова, вызываемую постоянной нагрузкой от установленного компонента, такого как переднее сидение, и нагрузку на кузов от четырех колес во время движения. Дополнительно требуется, чтобы передняя половая панель 104 максимально подавляла возникающий шум и вибрацию во время движения, во избежание дискомфорта пассажиров, и имела меньший вес для повышения топливной экономичности автомобиля.

В целях удовлетворения таких требований известна техника получения высокой жесткости и отличных шумовых и вибрационных характеристик без увеличения веса передней половой панели путем обеспечения выпукло-вогнутой формы в области, которая должна быть плоским участком передней половой панели.

Например, патентный документ 1 раскрывает технику уменьшения дискомфорта пассажиров и увеличения жесткости половой панели путем увеличения резонансной частоты половой панели за счет образования выпуклых участков на половой панели, каждый из которых формируется путем объединения одинаковых равносторонних треугольников, вследствие чего плоскость имеет определенный угол.

Патентный документ 2 раскрывает изоляцию, способную обеспечивать достаточную жесткость без увеличения толщины листа, путем образования множества выпуклых участков с помощью тиснения термоизоляции, обеспечиваемой на передней поверхности приборной панели или на нижней части половой панели, причем выпуклые участки имеют в плане гексагональную форму, и продольные дугообразные секции, проходящие по вершинам, образуя диагональ и располагая выпуклые участки так, чтобы плоские участки листа не проходили между выпуклыми участками прямолинейно.

Патентный документ 3 раскрывает изобретение, которое уменьшает толщину листа половой панели, увеличивая жесткость половой панели в направлении ширины автомобиля, путем образования выгнутой части, пересекающейся с туннелем в полу, и ориентированной в направлении ширины автомобиля, причем туннель в полу простирается в продольном направлении в центральной части по ширине автомобиля.

Традиционные технологии, раскрытые патентными документами 1-3, направлены на увеличение жесткости и улучшение шумовых и вибрационных характеристик путем образования выпукло-вогнутой части на всей передней половой панели или по центру плоского участка. Однако, по данным исследования авторов изобретения полезный эффект увеличения жесткости до степени, при которой толщина листа половой панели может уменьшаться, не может быть получен с использованием технологии, раскрываемой в патентном документе 1, с использованием технологии, раскрываемой в патентном документе 2, стоимость изготовления неизбежно увеличивается, поскольку в листовом материале образуется множество выпуклых участков, и, дополнительно, в технологии, раскрываемой в патентном документе 3, существует проблема увеличения анизотропии жесткости в направлении к концевым участкам спереди и сзади половой панели.

Непатентный документ 1 и патентные документы 4-9 необязательно относятся к передним половым панелям, но раскрывают листовые материалы или панели для составных элементов автомобилей, включая в себя выпукло-вогнутые части, которые могут уменьшать анизотропию жесткости путем обеспечения одинаковых профилей и областей на обеих верхних поверхностях, выступающих вверх и вниз из условной плоскости, и делая момент инерции каждого поперечного сечения большим.

Документы предшествующей техники

Патентные документы

Патентный документ 1: Выложенный патент Японии №2009-286249

Патентный документ 2: Патент Японии №4402745

Патентный документ 3: Выложенный патент Японии №2002-302071

Патентный документ 4: Выложенный патент Японии №2011-27248

Патентный документ 5: Выложенный патент Японии №2011-101893

Патентный документ 6: Выложенный патент Японии №2011-110847

Патентный документ 7: Выложенный патент Японии №2011-110954

Патентный документ 8: Выложенный патент Японии №2011-110983

Патентный документ 9: Выложенный патент Японии №2011-230174

Непатентный документ

Непатентный документ 1: CD-ROM трудов JSME, pр.102-107, Японское общество инженеров-механиков, 20-я Лекция по Механическому конструированию/системам

Сущность изобретения

Проблема, решаемая изобретением

Применение выпукло-вогнутых частей на передних половых панелях, раскрытое в непатентном документе 1 и патентных документах 4-9, может обеспечивать высокую жесткость без увеличения веса передних половых панелей. Действительно, можно предположить, что если передняя половая панель может быть образована в выпукло-вогнутом профиле обычно применяемой штамповкой и, в частности, если выпукло-вогнутая часть может быть образована в мертвой точке формовочного дна, то передняя половая панель, имеющая выпукло-вогнутую часть, практически может быть изготовлена.

Однако, как показал результат исследования авторов изобретения, даже если выпукло-вогнутые части образуются на всей поверхности передней половой панели, сделанной из металла (например, из стали), изготовить половые панели штамповкой практически невозможно, поскольку для штамповки необходимо чрезвычайно высокое формовочное усилие. Следовательно, предполагается ограничивать участок, создаваемый в выпукло-вогнутой части, чтобы иметь возможность создавать форму выпукло-вогнутой части, например, без чрезмерного штамповочного усилия, но способ для достижения желаемой жесткости и шумовых и вибрационных характеристик даже не предполагается ни одним из документов.

Дополнительно, как описано выше со ссылкой на фиг. 19, передняя половая панель 104 содержит не только туннель 104a в полу, вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, и левый и правый плоские участки 104c, но также содержит передний концевой участок 104d, присоединенный к нижнему концевому участку нижней приборной панели 103b, задний концевой участок 104e, присоединенный к переднему концу задней части передней половой панели 106a, и присоединенные к левому и правому боковым порогам 105 вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа на двух боковых участках. Таким образом, в зависимости от способа образования выпукло-вогнутой части, передняя половая панель может иметь анизотропию жесткости, но желаемая жесткость, а также шумовые и вибрационные характеристики, не обеспечиваются в направлении, в котором жесткость является низкой.

Средство решения проблемы

В основе настоящего изобретения лежит техническая идея существенного устранения анизотропии жесткости передней половой панели за счет ограничения, насколько возможно, области, в которой формируется выпукло-вогнутая часть, путем образования выпукло-вогнутой части в каждой из форм (формы показаны на фиг. 3-6 и фиг. 10-12), которая отличается от выпукло-вогнутых частей, раскрываемых патентными документами 4-9 и будет описано далее, для образования петлеобразной формы, путем включения в нее соединительных участков в обшивку туннеля в полу и боковых порогов, вместо образования выпукло-вогнутой части в центральных частях или по всей области плоских участков передней половой панели, как описано в патентных документах 1 и 3.

Настоящее изобретение обеспечено следующими пунктами (1)-(15).

(1) Передняя металлическая половая панель автомобильного кузова, включает в себя туннель в полу, образованный по центру автомобильного кузова в направлении его ширины, для ориентации в продольном направлении автомобильного кузова, вертикальные фланцы, расположенные слева и справа, образованные на левом и правом концевых участках в направлении ширины автомобиля для соединения с боковыми порогами и левым и правым плоскими участками, образованными между расположенными слева и справа вертикальными фланцами, и левым и правым продольными участками стенок туннеля в полу,

передняя половая панель, содержит выпукло-вогнутую часть, описанную ниже, образованную в петлеобразной области, включает в себя внешний краевой участок плоского участка и содержит плоский листовой участок, созданный в оставшейся области, кроме петлеобразной области;

в которой выпукло-вогнутая часть базируется на трех условных плоскостях, представляющих собой первую условную плоскость, промежуточную условную плоскость и вторую условную плоскость, которые являются тремя последовательно расположенными отстоящими друг от друга параллельными поверхностями, с промежуточной условной плоскостью в качестве базовой, при этом первая единичная область и вторая единичная область, являющиеся виртуальными квадратами, распределены повсюду, и одно из двух направлений вдоль двух перпендикулярных друг другу сторон виртуального квадрата определяется как поперечное направление, а другое направление определяется как продольное направление,

первая единичная область делится в поперечном направлении на три области в произвольном отношении A:B:A, то есть делится на первые разделенные области, которые являются двумя областями, разделенными в отношении А, и вторую разделенную область, которая является одной областью, разделенной в отношении В,

вторая единичная область делится в продольном направлении в произвольном отношении A:B:A на три области, то есть делится на вторую разделенную область, являющуюся двумя областями, разделенными в отношении A, и первую разделенную область, которая является одной областью, разделенной в отношении B, с промежуточной условной плоскостью в качестве базовой, причем первые единичные области и вторые единичные области располагаются попеременно в продольном направлении и поперечном направлении соответственно, при этом в состав включены первая условная область, имеющая, по существу, I-форму (форму двутавра), образованную соседними первыми разделенными областями, и вторая условная область, имеющая, по существу, I-форму, образованную соседними вторыми разделенными областями,

выпукло-вогнутая часть является профилированной частью, имеющей первую область, выступающую в направлении первой условной плоскости из первой условной области, и вторую область, выступающую в направлении второй условной плоскости из второй условной области, определяемой на промежуточной условной плоскости,

первая область содержит первую верхнюю поверхность, полученную проекцией первой условной области на первую условную плоскость или неизменной, или уменьшенной, и первую боковую поверхность, соединяющую контур первой верхней поверхности и контур первой условной области, и

вторая область содержит вторую верхнюю поверхность, полученную проекцией второй условной области на вторую условную плоскость или неизменной, или уменьшенной, и вторую боковую поверхность, соединяющую контур второй верхней поверхности и контур второй условной области.

(2) Передняя половая панель по п. (1), в которой выпукло-вогнутая часть имеет два или более рядов областей, имеющих, по существу, I-формы на внешнем краевом участке. Здесь, в случае наличия, например, двух рядов, по существу, I-форм, I-формы могут непрерывно располагаться одна за другой в направлении ширины для образования двух рядов, или половины ряда, одного и половины ряда, по существу, I-форм, которые могут располагаться непрерывно в направлении ширины для образования в сумме двух рядов.

(3) Передняя половая панель по п. (2), в которой область петлеобразного участка составляет от 40% до 85% площади плоского участка. Однако, если производительность штамповочной машины более высокая, значение верхнего предела 85% увеличится.

(4) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(3), в которой одна или две или более выпукло-вогнутых частей образуются кольцеобразно на части площади оставшегося плоского участка, кроме петлеобразного участка.

(5) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(3), в которой одна или две или более выпукло-вогнутых частей образуются прямолинейно на части площади оставшегося плоского участка, кроме петлеобразного участка.

(6) Передняя половая панель по п. (5), в которой две или более выпукло-вогнутых частей, образуемых прямолинейно, пересекают друг друга.

(7) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(6), в которой первая условная область и вторая условная область конфигурируются путем соединения между собой первых разделенных областей и вторых разделенных областей, соответственно, и последующего деформирования частей угловых участков и первых разделенных областей и вторых разделенных областей в кругообразные арочные профили так, чтобы площади как первых разделенных областей, так и вторых разделенных областей не изменялись.

(8) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(7), в которой угол θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности к промежуточной условной плоскости и угол θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности к промежуточной условной плоскости равны соответственно 10° и 90°.

(9) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(8), в которой, по меньшей мере, части первой условной плоскости, промежуточная условная плоскость и вторая условная плоскость, которые расположены последовательно, соответственно образованы из параллельных криволинейных поверхностей.

(10) Передняя половая панель по любому из пп. (1)-(9), в которой выпукло-вогнутая часть образуется путем штамповки металлического листа.

(11) Передняя половая панель по п. (10), в которой металлический лист является стальным листом с максимальной толщиной t (мм) листа до формовки 0,65 мм.

(12) Передняя половая панель по п. (10), в которой металлический лист является листом из алюминиевого сплава с толщиной t (мм) листа до формовки от 0,5 мм до 2,0 мм.

(13) Передняя половая панель по любому из пп. (9)-(12), в которой отношение (L/t) длины L (мм) одной стороны единичной области, состоящей из виртуального квадрата, к толщине t (мм) листа составляет от 10 до 2000.

(14) Передняя половая панель по любому из пп. (9)-(13), в которой, когда длина короткой стороны прямоугольной формы, образованной в области, разделенной в отношении B, определяется как BL (мм) по отношению к длине L (мм) одной стороны единичной области, состоящей из виртуального квадрата, удовлетворяется условие 0,2L≤BL≤0,6L.

(15) Передняя половая панель по любому из пп. (9)-(14), в которой отношение (H1/t) высоты H1 (мм) проекции первой области к толщине t (мм) листа и максимальный угол θ₁ (°) наклона, образованный первой боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью, удовлетворяют условию 1≤(H1/t)≤-3θ₁ + 272 и отношение (H2/t) высоты H2 (мм) выступа второй области к толщине t (мм) листа и максимальный угол θ₂ (°) наклона, образованный второй боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью, удовлетворяют условию 1≤(H2/t)≤3θ₂ + 272.

Следует отметить, что в соответствии с техникой, раскрываемой в патентных документах 4-9, увеличение жесткости выпукло-вогнутой части в передней половой панели, в соответствии с настоящим изобретением, значительно выше увеличения жесткости выпукло-вогнутых частей, изотропно увеличивающих жесткость листовых материалов или панелей для составных элементов автомобилей, раскрываемой в патентных документах 4-9. Соответственно, для уменьшения толщины листа листовых материалов или панелей с целью уменьшения толщины листа листовых материалов или панелей для составных элементов автомобилей, раскрываемых в патентных документах 4-9, выпукло-вогнутая часть должна образовываться из более широкого спектра листовых материалов или панелей для составляющих элементов автомобилей.

Более конкретно, настоящее изобретение может увеличивать жесткость, например, листа из алюминиевого сплава толщиной 0,3 мм в 15,4-22,9 раз.

В отличие от вышеназванного, изобретение, раскрытое патентным документом 4, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,4 мм только примерно в три раза,

изобретение, раскрытое патентным документом 5, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,3 мм только примерно в 3,2 раза, и жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,9 мм только примерно в 8,4 раза,

изобретение, раскрытое патентным документом 6, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,4 мм примерно в 1,7-3,9 раза,

изобретение, раскрытое патентным документом 7, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,9 мм примерно в 7,1 раза,

изобретение, раскрытое патентным документом 8, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,9 мм примерно в 9,7 раза, и дополнительно,

изобретение, раскрытое патентным документом 9, увеличивает жесткость листа из алюминиевого сплава толщиной 0,3 мм примерно в 3,2 раза.

Эффект изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, существует возможность обеспечить переднюю половую панель, которая может надежно штамповаться без чрезмерного штамповочного усилия, может обладать желаемой жесткостью и шумовыми и вибрационными характеристиками во всех направлениях ввиду ее невысокой анизотропии жесткости и формовки из легкого металлического листа.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - поясняющий вид, схематично показывающий область образования выпукло-вогнутой части в передней половой панели, в соответствии с настоящим изобретением, в упрощенной форме.

Фиг. 2A - поясняющий вид, показывающий область образования выпукло-вогнутой части.

Фиг. 2B - поясняющий вид, показывающий область образования выпукло-вогнутой части.

Фиг. 2C - поясняющий вид, показывающий область образования выпукло-вогнутой части.

Фиг. 2D - поясняющий вид, показывающий область образования выпукло-вогнутой части.

Фиг. 3 - частичный вид сверху, показывающий выпукло-вогнутую часть примера 1.

Фиг. 4 - частично увеличенный вид поперечного сечения по линии A-A на фиг. 3.

Фиг. 5 - вид в перспективе, показывающий выпукло-вогнутую часть примера.

Фиг. 6 - поясняющий вид, показывающий выпукло-вогнутую часть примера.

Фиг. 7 - график, показывающий улучшенное соотношение жесткости выпукло-вогнутой части на примере консоли.

Фиг. 8 - поясняющий вид, показывающий процедуру испытания примера.

Фиг. 9 - график, показывающий результат примера.

Фиг. 10 - поясняющий вид, показывающий выпукло-вогнутую часть в примере.

Фиг. 11 - поясняющий вид, показывающий выпукло-вогнутую часть в примере.

Фиг. 12 - поясняющий вид, показывающий минимальный блок выпукло-вогнутой части.

Фиг. 13A - поясняющий вид, показывающий аналитическую модель X, в которой выпукло-вогнутые части образуются на краях (заштрихованные участки на фиг. 1 и 13A) плоских участков передней половой панели, показанной на фиг. 1.

Фиг. 13B - поясняющий вид, показывающий аналитическую модель Y, в которой выпукло-вогнутые части образуются в центрах (части кроме заштрихованных участков на фиг. 1, заштрихованного участка на фиг. 13B) плоских участков передней половой панели, показанной на фиг. 1.

Фиг. 13C - поясняющий вид, показывающий аналитическую модель Z, в которой выпукло-вогнутые части формуются в C-формы на краях плоских участков передней половой панели, показанной на фиг. 1.

Фиг. 14 - график, показывающий эффективность образования выпукло-вогнутой части в форме петли в соответствии с аналитическими моделями X- Z.

Фиг. 15A - график, показывающий взаимосвязь ширины выпукло-вогнутой части и жесткости передней половой панели.

Фиг. 15B - график, показывающий взаимосвязь ширины выпукло-вогнутой части и жесткости передней половой панели.

Фиг. 16 - график, показывающий результат анализа изгибной жесткости аналитических моделей X, X-1 и X-3.

Фиг. 17A - поясняющий вид, показывающий аналитическую модель C, в которой выпукло-вогнутые части образованы на краях и промежуточных участках (заштрихованные участки на фиг. 17A) участков панели передней половой панели, показанной на фиг.1.

Фиг. 17B - поясняющий вид, показывающий аналитическую модель D, в которой выпукло-вогнутые части образованы на краях и центрах (заштрихованные участки на фиг. 17B) участков панели передней половой панели, показанной на фиг.1.

Фиг. 18 - график, показывающий результат анализа изгибной жесткости аналитических моделей C, D и X.

Фиг. 19 - поясняющий вид, схематично показывающий конструкцию днища автомобильного кузова в упрощенной форме.

Описание вариантов осуществления

Настоящее изобретение описано ниже. Следует отметить, что в последующем объяснении, при необходимости делается ссылка на фиг. 19, как на стандартный чертеж. Дополнительно, в настоящем описании, никакие представления формы, такие как «квадрат», не ограничиваются узкими понятиями геометрии, скорее такие выражения включают в себя формы, которые могут всеми признаваться такими формами; например, естественно допустимые формы включают в себя формы, в которых стороны немного изогнуты, так называемые валики, в которых округлость и тому подобное, необходимое для формовки, образуется в угловой части, поверхность или подобное ей, и формы, обеспечиваемые с так называемым изгибом. Кроме того, выражение "параллельный" не ограничивается узкими понятиями геометрии и может означать все, что в общем случае может быть признано параллельным.

Фиг. 1 является поясняющим видом, показывающим область образования выпукло-вогнутой части 111 в передней половой панели 110 в соответствии с настоящим изобретением и часть области образования в упрощенном виде. Фиг. 2A-2D являются поясняющими видами, схематично показывающими другие примеры области образование выпукло-вогнутой части 111. В данном случае передняя половая панель 110 на фиг. 1 соответствует передней половой панели 104 в нижней части основного корпуса автомобиля, показанной на фиг. 19.

Передняя половая панель 110 имеет туннель 104a в полу, вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, и левый и правый плоские участки 104c, аналогично обычной передней половой панели 104а, показанной на фиг. 19. То есть, передняя половая панель 110 является металлической панелью, образующей часть днища 102 автомобильного кузова.

Туннель 104a в полу образует пространство для размещения, например, задней части трансмиссии и карданного вала и, дополнительно, различных трубопроводов по центру направления ширины автомобиля.

Вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, образуются соответственно на левом и правом концевых участках в направлении ширины автомобиля. Вертикальный борт 104b служит границей сварочного шва, присоединяющего переднюю половую панель к продольной поверхности стенки внутренней панели порога 105b бокового порога 105, имеющего замкнутое сечение.

Левый и правый плоские участки 104c образованы между вертикальными фланцами 104b, расположенными слева и справа, и левым и правым продольными участками стенок туннеля 104a в полу. Плоский участок 104c снабжается передним сиденьем или аналогичным ему через посредство элемента обивки, которая не показана.

Днище 102 формируется путем наложения друг на друга и соединения соответствующих крайних участков приборной панели 103 и вышеупомянутой передней половой панели 104а, и наложения друг на друга и соединения соответствующих крайних участков передней половой панели 104 и задней половой панели 106.

Приборная панель 103 конфигурируется путем наложения друг на друга и соединения соответствующих крайних участков верхней приборной панели 103a и нижней приборной панели 103b. Приборная панель 103 образует разделительную перегородку между отсеком двигателя и салоном. Дополнительно, задняя половая панель 106 конфигурируется путем наложения друг на друга и соединения соответствующих крайних участков задней части передней половой панели 106a и задней части задней половой панели 106b.

В передней половой панели 110 выпукло-вогнутые части 111 образованы в виде петель в петлеобразных областях (области, показаны штриховкой на фиг. 1), включающих в себя в целом восемь внешних краевых участков 104f соответствующих левого и правого плоских участков 104c.

Выпукло-вогнутая часть 111 образуется в форме петли, как показано на фиг. 1 и 2A и как показано на фиг. 2B, одна или две или более выпукло-вогнутых частей 111-1 также могут образовываться в форме петли в отдельной области плоского листового участка. Дополнительно, как показано на фиг. 2C, одна или две или более выпукло-вогнутых частей 111-2 могут быть образованы прямолинейными в отдельной области плоского участка, и как показано на фиг. 2D, в данном случае, выпукло-вогнутые части 111-3 и 111-4, образуемые прямолинейно, могут пересекаться друг с другом. В настоящем изобретении, при добавлении выпукло-вогнутой формы к части передней половой панели, сохраняются другие плоские участки, и, следовательно, настоящее изобретение является эффективным для крепления элемента, такого как элемент обивки, или аналогичного.

Настоящее изобретение представляет собой переднюю половую панель, жесткость которой увеличивается за счет выпукло-вогнутой формы, которая описана далее, и поскольку образование выпукло-вогнутой формы на всей поверхности является сложным и зависит от типа металла, жесткости и толщины плоского листа, ввиду сложного профиля выпукло-вогнутой формы настоящего изобретения, как описано выше, жесткость в целом увеличивается за счет образования выпукло-вогнутых участков на части передней половой панели в петлеобразной форме, например, как в примере, показанном на фиг. 1. Более конкретно, передняя половая панель настоящего изобретения может изготавливаться штамповкой обычного плоского листа с использованием штампа, в котором выпукло-вогнутая форма настоящего изобретения образуется только в петлеобразном участке определенной области по периметру передней половой панели, как описано в примере, показанном на фиг. 1. В данном случае, может использоваться теплая штамповка, выполняющая штамповку после нагревания плоского листа, или метод горячей штамповки. Что касается штамповки, передняя половая панель может образовываться штамповкой, использующей пару штампов, и, в качестве специфического способа, может использоваться подготовка штампов и тому подобное и любой способ изготовления, известный в данной области. Следует отметить, что кроме штамповки выпукло-вогнутая форма может также образовываться иными способами пластического деформирования, такими как роликовое профилирование, использующее пару профилирующих роликов, при котором желаемые выпукло-вогнутые формы выдавливаются на вышеуказанных поверхностях, например.

(Выпукло-вогнутая форма настоящего изобретения)

Выпукло-вогнутая форма настоящего изобретения образуется путем объединения первой условной области и второй условной области, как будет описано далее со ссылкой на фиг. 3-6. Каждая первая условная область и вторая условная область, представляет собой, по существу, I-форму. В качестве вышеуказанной формы, могут быть приняты различающиеся формы, как показано в примерах, описанных далее. Как, например, в примере 1 выпукло-вогнутой части, которая будет описана далее, может быть принят профиль контура, в котором продольный участок и поперечные участки I-формы имеют одинаковую ширину, или как в примере 2 выпукло-вогнутой части, может быть принят профиль контура, в котором ширина продольного участка I-формы является большей, чем ширина поперечных участков. Дополнительно, как показано в примере 3 выпукло-вогнутой части, могут обеспечиваться закругления в угловых участках контура, по существу, I-формы.

Выпукло-вогнутая часть настоящего изобретения образуется распределением двух типов единичных областей, а именно, первой единичной области и второй единичной области, повсюду, и положение, в котором виртуальный квадрат, образующий единичную область, разделен на три части в поперечном направлении, показывает то положение, в котором квадрат делится двумя прямыми линиями, параллельными одной стороне в продольном направлении, проведенными из двух точек, делящих одну сторону в поперечном направлении, разделяя квадрат на три части, и три области образуются бок о бок в поперечном направлении.

Положение, в котором виртуальный квадрат, образующий единичную область, разделен на три части в продольном направлении, показывает то положение, в котором квадрат делится двумя прямыми линиями, параллельными одной стороне в поперечном направлении, проведенными из двух точек, делящих одну сторону в продольном направлении, разделяя квадрат на три части, и образуются три области бок о бок в продольном направлении.

Первая верхняя поверхность и вторая верхняя поверхность, соответственно образованные поверхностями на первой условной плоскости и второй условной плоскости, могут быть образованы участками, выступающими в противоположных направлениях к промежуточной условной плоскости из первой условной плоскости и второй условной плоскости. Хотя в качестве примеров форм выступающих участков приведены куполообразные формы, гребнеобразные формы, конические формы и подобные, формы выступающих участков не ограничиваются ими. Кроме того, в дополнение к этому, выступающий участок может выдаваться в направлении (направление к промежуточной условной плоскости) противоположном направлению выступа.

Первая условная область и вторая условная область в передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, могут конфигурироваться путем соединения первой разделенной области и второй разделенной области, соответственно, и соответственно и деформированием угловых участков обеих областей в круговые арочные формы так, что площади каждой из них не изменяются.

В данном случае, угловые участки означают выпуклые угловые участки по контуру первой условной области и вогнутые угловые участки по контуру второй условной области. Поскольку угловые участки выпукло-вогнутой формы передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111 могут формироваться в гладкие формы, создание выпукло-вогнутой части 111 облегчается и достигается расширение области применения и улучшение качества дизайна.

Как показано на фиг. 4, в передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, угол θ₁(°) наклона первой боковой поверхности к промежуточной условной плоскости и угол θ₂(°) наклона второй боковой поверхности к промежуточной условной плоскости предпочтительно находятся в диапазоне от 10 до 90°, для получения выпукло-вогнутой формы с хорошим улучшением жесткости, обеспечивая при этом способность к формовке.

Если угол θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности или угол θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности меньше чем 10°, становится трудно увеличить высоту проекции соответствующей первой области и второй области, и показатель увеличения жесткости уменьшается. Дополнительно, когда угол θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности или угол θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности превышает 90°, становится трудно создать выпукло-вогнутую форму.

Следует отметить, что в случае формовки металлического листа, верхние предельные значения угла θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности и угла θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности более предпочтительно составляют максимум 70° с точки зрения способности к формованию. Соответственно, угол θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности и угол θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности наиболее предпочтительно составляет от 10 до 70°.

Первая боковая поверхность и вторая боковая поверхность образуются множеством поверхностей. Все поверхности не должны иметь одинаковые углы наклона, и могут образовываться различные углы наклона в зависимости от участков. Однако все углы наклона предпочтительно находятся в пределах вышеуказанного предпочтительного диапазона.

По меньшей мере, некоторые или все, первая условная плоскость, промежуточная условная плоскость и вторая условная плоскость, последовательно расположенные в передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, предпочтительно образованы из криволинейных поверхностей. Вследствие этого, передняя половая панель 110, имеющая хорошую выпукло-вогнутую часть 111, обладающую высокой жесткостью, может деформироваться в различные профили и диапазон применения передней половой панели 110 расширяется.

В передней половой панели 110, выпукло-вогнутая часть 111 предпочтительно образуется штамповкой металлического листа. В данном случае, кроме холодной штамповки может применяться теплая штамповка и метод горячей штамповки, которые выполняют штамповку после того, как температура металлического листа повышается.

Применяя к металлическому листу пластическую деформацию, такую как штамповка, тиснение и роликовое профилирование, выпукло-вогнутая часть 111 легко создается. Даже когда штамповка выполняется после того, как температура металлического листа повышена, как при теплой штамповке и методе горячей штамповки, выпукло-вогнутая часть 111 может легко образовываться. Таким образом, когда передняя половая панель 110 образуется из металлического листа, выпукло-вогнутая часть 111 формуется относительно легко. Различные пластически деформируемые металлические листы, такие, как лист из алюминиевого сплава, стальной лист и лист из сплава меди приведены в качестве примера металлического листа.

При изготовлении передней половой панели 110, кроме описанной выше пластической деформации могут применяться литье, резка и тому подобное. Передняя половая панель 110 может образовываться из других материалов, кроме металла, при условии, что передняя половая панель 110 имеет выпукло-вогнутую часть 111. Передняя половая панель 110 также может образовываться из полимерного листа, например. Выпукло-вогнутая часть 111 передней половой панели 110, сделанной из полимера, формуется литьем под давлением, горячей штамповкой или аналогично. Поскольку передняя половая панель 110, сделанная из полимера, имеет меньше ограничений при формовке, чем передняя половая панель 110, сделанная из металлического материала, гибкость конструирования повышается.

Толщина t (мм) листа до формовки металлического листа, который является исходным материалом передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, является предпочтительно самое большее 0,65 мм в случае стального листа, и предпочтительно от 0,5 до 2,0 мм в случае листа из алюминиевого сплава. Если толщина металлического листа из алюминиевого сплава меньше, чем 0,5 мм, существует риск, что требуемая жесткость передней половой панели будет недостаточной, и если толщина металлического листа из алюминиевого сплава превышает 2,0 мм, существует риск, что формовка выпукло-вогнутой части 111 будет затруднительной.

Отношение (L/t) длины L (мм) одной стороны единичной области, такой как первая единичная область и вторая единичная область, к толщине t (мм) листа металлического листа в передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, предпочтительно составляет от 10 до 2000, Если отношение (L/t) меньше чем 10, существует риск, что формовка выпукло-вогнутой части 111 будет затруднена, тогда как, если отношение (L/t) превышает 2000, существует риск, что достаточная выпукло-вогнутая часть 111 не может быть создана и жесткость, требуемая для передней половой панели, будет недостаточной.

Когда длина короткой стороны прямоугольной формы, создаваемая из области, разделенной в отношении B, обозначается как BL (мм), в отношении длины L (мм) одной стороны квадрата в передней половой панели 110, выражение 0,2L≤BL≤0,6L предпочтительно выполняется. Если выражение 0,2L≤BL≤0,6L не выполняется, существует риск, что создание выпукло-вогнутой части 111 будет затруднено.

В передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 111, предпочтительно, чтобы отношение (H1/t) высоты H1 (мм) проекции первой области к толщине t (мм) листа и максимальный угол θ₁ (°) наклона, образованный первой боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью, удовлетворяли условию 1≤(H1/t)≤-3θ₁ + 272 и отношение (H2/t) высоты H2 проекции (мм) второй области к толщине t (мм) листа, и максимальный угол θ₂ (°) наклона, образованный второй боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью удовлетворяли условию 1≤ (H2/t)≤ -3θ₂ + 272.

Если описанное выше отношение (H1/t) меньше чем 1, существует риск, что эффект увеличения жесткости путем образования первой области не будет достигнут в достаточной степени, и если описанное выше отношение (H1/t) превышает -3θ₁ + 272, существует риск, что создание выпукло-вогнутой части будет затруднено. Аналогично, если описанное выше отношение (H2/t) меньше 1, существует риск, что эффект увеличения жесткости путем образования второй области не будет достигнут в достаточной степени, и если описанное выше отношение (H2/t) превышает -3θ₂ + 272, существует риск, что создание выпукло-вогнутой части будет затруднено.

Далее будут описаны примеры 1-3 выпукло-вогнутой части.

(Пример 1 выпукло-вогнутой части)

Передняя половая панель 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 20 в соответствии с примером настоящего изобретения, будет описана со ссылкой на фиг. 3-6. В данном случае, выпукло-вогнутые части 20, показанные на фиг. 3, 4 и 6 являются видами, в которых часть выпукло-вогнутых частей 111, 111-1, 111-2, 111-3 и 111-4, показанных на фиг. 1 и 2 увеличена, чтобы сделать их подробную конструкцию более понятной. Соответственно, номера и размеры соответствующих единичных областей не ограничиваются показанными на соответствующих чертежах.

На фиг. 3 представлен частичный вид сверху, показывающий выпукло-вогнутую часть 20 примера 1. На фиг. 3 участки, являющиеся контурами первой области 21 и второй области 22 в промежуточной условной плоскости и не видны как линии внешней формы, показаны пунктиром. То же относится к фиг. 5, которая будет описана далее.

На фиг. 4 представлен частичный увеличенный вид сечения A-A на фиг. 3 и на фиг.5 представлен вид в перспективе, показывающий выпукло-вогнутую часть 20 примера 1.

На фиг. 6 представлен поясняющий вид, показывающий выпукло-вогнутую часть примера 1. На фиг. 6 показана форма выпукло-вогнутой части 20 передней половой панели 110 с размещением первой условной области 213 и второй условной области 223 и промежуточной условной плоскостью K3 в качестве базы. То же относится к фиг. 10 и 11, которые будут описаны далее.

Передняя половая панель 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 20, как показано на фиг.3-6 обладает жесткостью, увеличенной наличием выпукло-вогнутой части 20

Выпукло-вогнутая часть 20 конфигурируется в соответствии с нумерацией ниже.

Выпукло-вогнутая часть 20 определяется тремя условными плоскостями, а именно, первой условной плоскостью K1, промежуточной условной плоскостью K3 и второй условной плоскостью K2, как базовыми. Первая условная плоскость K1, промежуточная условная плоскость K3 и вторая условная плоскость K2 располагаются параллельно и на расстоянии друг от друга в направлении толщины листа (продольное направление на фиг. 4), как показано на фиг.4.

Как показано на фиг. 6, промежуточная условная плоскость K3 образуется как плоскость, в которой первые единичные области 231 и вторые единичные области 232, являющиеся виртуальными квадратами, распределены повсюду. Одно из двух направлений вдоль сторон виртуального квадрата определено как поперечное направление (направление X), и другое определено как продольное направление (направление Y).

Первая единичная область 231 делится на три в соотношении A:B:A=1:1:1 в поперечном направлении (направление X). Две области, разделенные в соотношении A, определяются как первые разделенные области 214, и одна область, разделенная в соотношении B, определяется как вторая разделенная область 224.

Вторая единичная область 232 делится на три в соотношении A:B:A=1:1:1 в продольном направлении (направление Y). Две области, разделенные в соотношении A, определяются как вторые разделенные области 224, и одна область, разделенная в соотношении B, определяется как первая разделенная область 214.

В промежуточной условной плоскости K3, первые единичные области 231 и вторые единичные области 232 попеременно располагаются в продольном направлении и поперечном направлении. Область, имеющая, по существу, I-форму, образованная соседней первой разделенной областью 214, определяется как первая условная область 213, Область, имеющая, по существу, I-форму, образованная соседней второй разделенной областью 224, определяется как вторая условная область 223.

Выпукло-вогнутая часть 20 включает в себя первую область 21 и вторую область 22 как показано на фиг. 3-5. Первая область 21 образована таким образом, чтобы выступать в направлении первой условной плоскости K1 из первой условной области 213, которая образована на промежуточной условной плоскости K3. Вторая область 22 образована так, чтобы выступать в направлении второй условной плоскости K2 из второй условной области 223, образованной на промежуточной условной плоскости K3.

Первая область 21 образована первой верхней поверхностью 211 и первой боковой поверхностью 212. Первая верхняя поверхность 211 образована проекцией первой условной области 213 на первую условную плоскость K1 либо неизменной, либо уменьшенной. Первая боковая поверхность 212 образована соединением контура первой верхней поверхности 211 и контура первой условной области 213.

Вторая область 22 образована второй верхней поверхностью 221 и второй боковой поверхностью 222. Вторая верхняя поверхность 221 образована проекцией второй условной области 223 на вторую условную плоскость K2 либо неизменной, либо уменьшенной. Вторая боковая поверхность 222 образована соединением контура второй верхней поверхности 221 и контура второй условной области 223.

Как показано на фиг. 4, три условные плоскости, а именно, первая условная плоскость K1, промежуточная условная плоскость K3 и вторая условная плоскость K2 в примере 1 являются параллельными плоскостями. Дополнительно, центр толщины листа первой верхней поверхности 211 находится в положении, соответствующем первой условной плоскости K1, и центр толщины листа второй верхней поверхности 221 находится в положении, соответствующем второй условной плоскости K2. Расстояние, образованное между первой условной плоскостью K1 и промежуточной условной плоскостью K3, обозначается как высота H1 (мм) проекции, и расстояние, образованное между второй условной плоскостью K2 и промежуточной условной плоскостью K3, обозначается как высота H2 (мм) проекции.

Дополнительно, в примере 1 профили и размеры первой области 21 и второй области 22 одинаковые, и различаются только направления их выступов. Высота H1 (мм) проекции первой области 21 и высота H2 (мм) проекции второй области 22 равны 1,5 мм.

Дополнительно, исходным материалом передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 20 в примере 1, является плоский лист, сделанный из сплава алюминия толщиной t=0,30 мм.

Выпукло-вогнутая часть 20 образуется штамповкой, использующей пару штампов. Следует отметить, что выпукло-вогнутая часть 20 может образовываться иными способами пластического деформирования, такими как роликовое профилирование, использующее пару профилирующих роликов, при котором желаемые выпукло-вогнутые формы выдавливаются на поверхностях, например.

Как показано на фиг.4, угол θ₁ (°) наклона первой боковой поверхности 212 по отношению к промежуточной условной плоскости K3 угол θ₂ (°) наклона второй боковой поверхности 222 по отношению к промежуточной условной плоскости K3 равны 30°. Первая боковая поверхность 212 и вторая боковая поверхность 222 на имеют изогнутых участков, а непрерывно образуются одной плоскостью.

Как показано на фиг. 6, длина L одной стороны первой единичной области 231 и вторая единичная область 232 с промежуточной условной плоскостью K3 в качестве базы в примере 1, составляет 24 мм.

Отношение (L/t) длины L (мм) одной стороны первой единичной области 231 и второй единичной области 232 к толщине t (мм) листа из алюминиевого сплава составляет 80 и находится в диапазоне от 10 до 2000,

Что касается длины L (мм) одной стороны первой единичной области 231 и второй единичной области 232, длина BL короткой стороны прямоугольной формы, образуемой на области, разделенной в соотношении B, составляет 8 мм и находится в диапазоне 4,8≤BL≤14,4.

Отношение (H1/t) высоты H1 (мм) проекции первой области 21 к толщине t (мм) листа составляет 5. Дополнительно, угол θ₁ наклона, образованный первой боковой поверхностью 212 и промежуточной условной плоскостью K3, составляет 30°, и -3θ₁ + 272=182. Соответственно, соотношение 1≤(H1/t)≤-3θ₁ + 272 удовлетворяется.

Аналогично, отношение (H2/t) высоты H2 (мм) проекции второй области 22 к толщине t (мм) листа составляет 5. Дополнительно, угол θ₂ наклона_, образованный второй боковой поверхностью 222 и промежуточной условной плоскостью K3, составляет 30°, и -3θ₂ + 272=182. Соответственно, соотношение 1≤(H2/t)≤₂ + 272 удовлетворяется.

Передняя половая панель 110 примера 1 имеет выпукло-вогнутую часть 20 особенной формы, как описано выше. То есть выпукло-вогнутая часть 20 имеет первую область 21, выступающую в направлении первой условной плоскости K1 из первой условной области 213, образованной промежуточной условной плоскостью K3 в качестве опорной, и вторую область 22, выступающую в направлении второй условной плоскости K2 из второй условной области 223, образованной на промежуточной условной плоскости K3. Первая область 21 образована первой верхней поверхностью 211 и первой боковой поверхностью 212, образованной путем соединения контура первой верхней поверхности 211 и контура первой условной области 213. Дополнительно, вторая область 22 образована второй верхней поверхностью 221 и второй боковой поверхностью 222, образованной путем соединения контура второй верхней поверхности 221 контура второй условной области 223.

Первая область 21 и вторая область 22 образованы первой верхней поверхностью 211 и второй верхней поверхностью 221, которые расположены в позициях, отстоящих от нейтральной плоскости в направлении толщины передней половой панели 110, первой боковой поверхности 212 и второй боковой поверхности 222, расположенные, чтобы пересекаться в направлении толщины передней половой панели 110. В связи с этим, большая часть листового материала в выпукло-вогнутой части 20 располагается в таких позициях, как участки верхней поверхности, которые отстоят от нейтральной плоскости в направлении толщины листа передней половой панели 110. Таким образом, имея множество участков, отстоящих от нейтральной плоскости, материал эффективно используется как силовой элемент, и, таким образом, жесткость и характеристики энергопоглощения могут быть значительно улучшены.

Дополнительно, область первой условной области 213 и область второй условной области 223 одинаковые. Дополнительно, углы θ₁ и θ₂ наклона, образованные первой боковой поверхностью 212 и второй боковой поверхностью 222 с промежуточной условной плоскостью K3, сделаны одинаковыми и высоты H1 и H2 проекции первой области 21 и второй области 22 сделаны одинаковыми. Таким образом, профили первой области 21 и второй области 22, выступающие вперед и назад из передней половой панели 110, также одинаковые. Следовательно, жесткость может быть повышена более эффективно.

Дополнительно, наряду с увеличением жесткости возможно также получить эффект повышения характеристик затухания; в дополнение, вогнуто-выпуклая форма позволяет получить эффект подавления звуковой реверберации.

Для количественного определения эффекта увеличения жесткости передней половой панели 110 примера 1, выполнялась оценка изгибной жесткости консольной балки путем анализа методом конечных элементов и оценка изгибной жесткости испытанием на трехточечный изгиб.

[Анализ методом конечных элементов]

Для количественного определения эффекта увеличения жесткости и энергопоглощающих характеристик передней половой панели 110 примера 1 выполнялся анализ методом конечных элементов и выполнялась оценка изгибной жесткости консольной балки.

При оценке изгибной жесткости консольной балки путем анализа методом конечных элементов, одни края (Z1, Z3) обозначались как закрепленные края, в то время как другие края (Z2, Z4) обозначались как свободные края, и была получена величина деформации испытательного образца передней половой панели 110 во время приложения нагрузки 1Н на центральный участок других краев (Z2, Z4), являющихся свободными краями.

Испытательный образец имел прямоугольную форму с размерами 120 мм на 120 мм, и профили выпукло-вогнутой части 20, показанной в примере 1, образовывались на всей поверхности с целью объяснения. Выпукло-вогнутая форма образовывалась путем изменения угла, образованного одной стороной испытательного образца и одной стороной виртуального квадрата в описанной выше единичной области, в соответствующих направлениях 0, 15, 30, 45, 60, 75 и 90°. Дополнительно, толщина t листа после формовки листа задавалась как 0,274 мм, принимая во внимание увеличение площади поверхности. Следует отметить, что закрепленный край Z1 и свободный край Z2 на фиг. 3 показывают закрепленный край и свободный край в направлении 0 градусов, а закрепленный край Z3 и свободный край Z4 показывают закрепленный край и свободный край в направлении 90°.

Оценка выполнялась путем сравнения полученной величины деформации и путем проведения такого же анализа методом конечных элементов на плоском листе исходной формы, на котором выпукло-вогнутая часть 20 не образовывалась.

На фиг. 7 представлен график, показывающий показатель увеличения жесткости выпукло-вогнутой части консольной балки примера 1, и показывающий результат анализа методом конечных элементов, где описанный выше угол представлен на горизонтальной оси и показатель увеличения жесткости представлен на вертикальной оси.

Из графика, показанного на фиг. 7, становится ясно, что показатель увеличения жесткости (P1, P2) в направлении 0° и направлении 90° составил 22,9 и явился наибольшим, показатель увеличения жесткости (P3) в направлении 45° составил 15,4, и был наименьшим, а профиль выпукло-вогнутой части 20 примера 1 имел очень большой показатель увеличения жесткости в любом из направлений формовки.

[Испытание на трехточечный изгиб]

На фиг. 8 представлен поясняющий вид, отражающий процедуру испытания на трехточечный изгиб примера 1.

Как показано на фиг. 8, в испытании на трехточечный изгиб, испытательный образец 31, имеющий выпукло-вогнутую форму в соответствии с настоящим изобретением, помещался на две опоры W в виде двух лежащих параллельно цилиндрических опорных элементов так, что расстояние между опорами удовлетворяло условию S=120 мм, по центру продольного направления испытательного образца 31 на лист плоской формы прилагалась нагрузка с помощью приспособления J с наконечником, имеющим сечение в форме полукруга, и измерялась величина деформации испытательного образца 31. Оценка проводилась путем проведения аналогичного испытания на трехточечный изгиб в отношении исходного листа плоской формы без образования выпукло-вогнутой формы, и сравнением диаграмм нагружения-деформации.

Испытательным образцом 31 был материал A1050-O с размерами до формовки 100 мм на 150 мм и толщиной листа t=0,3 мм и выпукло-вогнутая часть 20, показанная в примере 1, образовывалась на всей поверхности из соображений удобства. Направление формовки выпукло-вогнутой формы в испытательном образце 31 была аналогичной случаям с направлением 0° и направлением 45° в анализе методом конечных элементов в описанной выше консоли.

На фиг. 9 представлен график, показывающий результат испытания на трехточечный изгиб в примере 1, и являющийся диаграммой нагружения-деформации, полученной из результата испытания на трехточечный изгиб нагрузкой, отложенной на оси ординат, и деформацией, отложенной на оси абсцисс.

На том же чертеже, сплошная линия X показывает результат измерения в случае выпукло-вогнутой формы, обеспеченной в направлении 45°, сплошная линия Y показывает результат измерения в случае выпукло-вогнутой формы, обеспеченной в направлении 0°, и сплошная линия Z показывает результат измерения исходного листа плоской формы.

Как показано на графике на фиг. 9, начальный угол наклона сплошной линии X в 12,1 раза больше угла наклона сплошной линии Z. Соответственно, становится ясно, что изгибная жесткость в случае выпукло-вогнутой формы, обеспеченной в направлении 45°, увеличивается в 12,1 раз по сравнению с исходным листом плоской формы. Дополнительно, для сплошной линии Y, начальный угол наклона становится в 15,4 раз больше в сравнении с углом наклона сплошной линии Z. Соответственно, становится ясно, что изгибная жесткость в случае выпукло-вогнутой формы, обеспеченной в направлении 0°, увеличивается в 15,4 раза по сравнению с жесткостью исходного листа плоской формы.

Дополнительно, результатом нагружения и деформации является количество энергии (рабочей нагрузки), деформирующей испытательный образец 31. Таким образом, как показано на диаграмме нагружения-деформации на фиг. 9, обнаружено, что для сплошной линии X и сплошной линии Y, количество энергии, требуемое для деформации, больше чем количество энергии для сплошной линии Z. Соответственно, становится ясно, что выпукло-вогнутая форма примера 1 значительно улучшает энергопоглощение по сравнению исходным листом плоской формы.

(Пример 2 выпукло-вогнутой части)

На фиг. 10 представлен поясняющий вид, показывающий a выпукло-вогнутую часть в примере 2, и вид, показывающий выпукло-вогнутую форму с промежуточной условной плоскостью K3 в качестве базы.

Как показано на фиг. 10, пример 2 является модификацией передней половой панели 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 20 примера 1.

Передняя половая панель 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 20, изображенную с промежуточной условной плоскостью K3 в качестве базовой, показанная на фиг. 10, является примером, в котором соотношения разделения в первой единичной области 231 и второй единичной области 232 изменены.

Первая единичная область 231 делится на три в соотношении A:B:A=1:2:1 в поперечном направлении. Область, разделенная в соотношении A, определяется как первая разделенная область 214, и область, разделенная в соотношении B, определяется как вторая разделенная область 224.

Вторая единичная область 232 делится на три области в соотношении A:B:A=1:2:1 в продольном направлении. Область, разделенная в соотношении A, определяется как вторая разделенная область 224, и область, разделенная в соотношении B, определяется как первая разделенная область 214.

Следует отметить, что передняя половая панель 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 20 примера 2, имеет первую область 21 и вторую область 22, выступающие соответственно к первой условной плоскости K1 и ко второй условной плоскости K2 из первой условной области 213 и второй условной области 223, определяемых на основе промежуточной условной плоскости K3, показанной на фиг.10. Другая конфигурация аналогична примеру 1.

Пример 2 демонстрирует эксплуатационные преимущества, аналогичные примеру 1.

(Пример 3 выпукло-вогнутой части)

На фиг. 11 представлен поясняющий вид, показывающий выпукло-вогнутую часть 20 в примере 3.

Как показано на фиг. 11 в примере 3, в передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 20 примера 2, после того как первая условная область 213 и вторая условная область 223 определены с промежуточной условной плоскостью K3 в качестве базовой, части угловых участков обеих областей деформируются в кругообразные арочные формы так, что их площади не изменяются.

Более конкретно, как показано на фиг. 11 четыре выпуклых угловых участка a1, образованных линией контура первой условной области 213, и четыре выпуклых угловых участка a2, образованных второй условной областью 223, деформируются в кругообразные арочные формы.

В примере 3 образуется выпукло-вогнутая форма, которая выступает к первой условной плоскости K1 и ко второй условной плоскости K2 из первой условной области 213 и второй условной области 223, показанной на фиг. 11. Другая конфигурация аналогична примеру 1.

Поскольку в примере 3 форма угловых участков выпукло-вогнутой передней половой панели 110, имеющей выпукло-вогнутую часть 20, сделана гладкой, формовка облегчается и достигается расширение области применения и улучшение качества дизайна.

Пример 3 имеет эксплуатационные преимущества в отношении другой конфигурации аналогичные примеру 1.

На фиг. 12 представлен вид, показывающий минимальную выпукло-вогнутую часть 20, иллюстрирующую преимущества выпукло-вогнутой формы настоящего изобретения. А именно, выпукло-вогнутая форма настоящего изобретения увеличивает жесткость с помощью множества упорядоченных единичных областей, и до какого минимального предела выполнены единичные области для возможности получения преимуществ настоящего изобретения будет описано со ссылкой на фиг. 12.

Как показано на фиг. 12, выпукло-вогнутая часть 111 настоящего изобретения должна иметь два или более рядов областей, каждая из которых имеет, по существу, I-форму. То есть, петлеобразная выпукло-вогнутая часть 111, показанная на фиг. 1, может обладать минимально необходимой жесткостью, если выпукло-вогнутая часть 111 имеет два или более рядов областей, каждая из которых имеет, по меньшей мере, по существу, I-форму. Более предпочтительно, область петлеобразной выпукло-вогнутой части 111 образуется, по меньшей мере, на 40% площади плоского участка 104c. Способом размещения, по существу, I-форм, в данном случае, может быть непрерывное размещение, по существу, I-форм одна за другой в направлении ширины для образования двух рядов, либо половины I-формы, одной I-формы и половины I-формы, которые могут размещаться непрерывно в направлении ширины, образуя в целом два ряда, когда выпукло-вогнутая часть, например, имеет два ряда, по существу, I-форм.

Толщина листа обычной передней половой панели, сделанной из стали, составляет примерно 0,65 мм. Поскольку передняя половая панель 110 в соответствии с настоящим изобретением имеет выпукло-вогнутую часть 111 в форме петли на плоском участке 104c и, таким образом, имеет высокую жесткость даже при толщине листа примерно 0,55 мм, передняя половая панель 110 обладает жесткостью, эквивалентной жесткости обычной передней половой панели без использования дополнительного стального элемента.

Поскольку в передней половой панели 110 выпукло-вогнутая часть 111 образуется в процессе штамповки в мертвой точке формовочного дна и выпукло-вогнутая часть 111 образуется на части плоского участка 104c вместо целого плоского участка 104c, для штамповки не требуется чрезмерно большое штамповочное усилие, и выпукло-вогнутая часть 111 может образовываться в процессе штамповки в мертвой точке формовочного дна, в результате чего передняя половая панель 110, имеющая выпукло-вогнутую часть 111 практически может быть изготовлена.

Дополнительно, поскольку в передней половой панели 110 выпукло-вогнутая часть 111 образуется в петлеобразной области, включающей в себя внешний краевой участок 104f плоского участка 104c, жесткость передней половой панели 110, в которой образуется выпукло-вогнутая часть 111, не обладает анизотропией, и, таким образом, желаемая жесткость и шумовые и вибрационные характеристики могут быть надежно получены.

Пример 1

Настоящее изобретение будет описано более конкретно со ссылкой на пример. В настоящем примере, настоящее изобретение применяется к стальному листу, но настоящее изобретение не ограничено этим, и может применяться к любому из материалов, известных в настоящей области техники, включая вышеупомянутый алюминий. Соответственно, преимущество настоящего изобретения также обеспечивается в случае, когда настоящее изобретение применяется к листу из алюминиевого сплава, например, и аналогично случаю, в котором настоящее изобретение применяется к стальному листу. По этой причине, объяснение случая настоящего изобретения, применяемого к листу из алюминиевого сплава, опущено.

На фиг. 13A представлен поясняющий вид, показывающий аналитическую модель X, в которой выпукло-вогнутая часть 111 образуется на краях (заштрихованные участки на фиг. 1 и 13A) плоских участков 104c передней половой панели 110, показанной на фиг. 1. На фиг. 13B представлен поясняющий вид, показывающий аналитическую модель Y, в которой выпукло-вогнутая часть 111 образуется в центрах плоских участков 104c (участок за исключением заштрихованного участка на фиг.1 и заштрихованного участка на фиг. 13B). На фиг. 13C представлен поясняющий вид, показывающий аналитическую модель Z, в которой выпукло-вогнутая часть 111 формуется в C-формы на краях плоских участков 104c.

Аналитические модели X-Z, показанные на фиг. 13A - фиг. 13C, были проанализированы при условиях, перечисленных ниже.

Толщина листа аналитических моделей X-Z: 0,55 мм

Области выпукло-вогнутых частей 111, образуемых в аналитических моделях X-Z: 43% плоского участка 104c в каждом из них

Формы выпукло-вогнутых частей 111, образуемые в аналитических моделях X-Z: выпукло-вогнутая часть 20, показанная на фиг. 3

Выпукло-вогнутые формы 111 аналитических моделей X-Z: A:B:A=1:1:1, θ₁=θ₂=30°, H1=H2=1,1 мм, длина L одной стороны единичной области = 16,1 мм (могут быть получены из фиг. 4 и 12).

В аналитических моделях X и Z ширина образуемых выпукло-вогнутых частей 111 составляла W1=36 мм (два ряда по существу I-форм) и W4=72 мм (четыре ряда по существу I-форм). Дополнительно, в аналитической модели Y, выпукло-вогнутые части 111 образовывались в центрах плоских участков 104c в диапазоне от W2=146 мм до W3=340 мм.

Метод анализа и оценочная позиция: крутильная жесткость в направлении к обведенному числу 1 на фиг. 1 и крутильная жесткость в направлении к обведенному числу 2 оценивались методом для статически неопределимых систем (метод конечных элементов). Аналогично выполнялась последующая оценка.

На фиг. 14 представлен график, показывающий эффективность формовки выпукло-вогнутой части в петлеобразную форму в отношении аналитических моделей X-Z.

Как показано на графике на фиг. 14, крутильная жесткость аналитической модели X с выпукло-вогнутыми частями 111, создаваемыми на петлеобразных участках, была наибольшей, независимо от направлений кручения. Крутильная жесткость аналитической модели Y с выпукло-вогнутыми частями 111, создаваемыми в центрах плоских участков 104c, была наименьшей, и крутильная жесткость аналитической модели Z с выпукло-вогнутыми частями 111, создаваемыми в C-профилях в плоских участках 104c, находилась между жесткостью аналитической модели X и аналитической модели Y.

Крутильная жесткость аналитической модели X была выше на 16% в направлении к обведенному числу 1 на фиг. 1, и была выше на 24% в направлении к обведенному числу 2 по сравнению с крутильной жесткостью аналитической модели Y.

В отличие от этого, крутильная жесткость аналитической модели Z была выше на 5% в направлении к обведенному числу 1, и была выше на 16% в направлении к обведенному числу 2 по сравнению с крутильной жесткостью аналитической модели Y, но была менее подходящей, чем в аналитической модели X, и крутильная жесткость аналитической модели X была выше на 10% в направлении к обведенному числу 1, и была выше на 7% в направлении к обведенному числу 2, по сравнению с крутильной жесткостью аналитической модели Z.

График, показанный на фиг. 14, свидетельствует о том, что аналитическая модель X имеет крутильную жесткость, превышающую крутильную жесткость аналитических моделей Y и Z в обоих направлениях, в направлении к обведенному числу 1 и в направлении к обведенному числу 2, и создание петлеобразной формы в выпукло-вогнутой части 111 путем включения краев плоского участка 104c является эффективным.

Пример 2

Сравнивались аналитическая модель X, в которой, по существу, I-формы, образующие выпукло-вогнутую часть 111 на краях (заштрихованные участки на фиг.1 и 13A) плоских участков 104c передней половой панели 110, образовывались в два ряда, аналитическая модель X-1, в которой, по существу, I-формы образовывались в один ряд, и аналитическая модель X-3, в которой, по существу, I-формы образовывались в три ряда. Условия ограничений и направления кручения были обозначены такими же, как в примере 1. Подробные условия для аналитических моделей X, X-1 и X-3 будут показаны.

Толщина листа аналитических моделей X, X-1 и X-3: 0,55 мм.

Области выпукло-вогнутых частей, образованных в аналитических моделях X, X-1 и X-3: 43% плоского участка 104c в каждом.

Выпукло-вогнутые формы 111 аналитических моделей X, X-1 и X-3: A:B:A=1:1:1.

Высоты выпукло-вогнутых форм 111 аналитических моделей X и X-1: H1=H2=1,1 мм.

Высота выпукло-вогнутой формы 111 аналитической модели X-3: H1=H2=0,75 мм.

(В случае трех рядов, по существу, I-форм, с точки зрения формовки считается трудным создавать H1=H2=1,1 мм, и, следовательно, была принята высота, которая удовлетворяла θ₁=θ₂=30°, как показано в примере 1 выпукло-вогнутой формы 111.)

Схематичные формы аналитических моделей X, X-1 и X-3: ширина W1 образована аналогично аналитической модели X на фиг. 1 = 36 мм.

На фиг. 16 представлен график, показывающий результат анализа крутильной жесткости аналитических моделей X, X-1 и X-3.

Как показано на графике на фиг.16, крутильная жесткость аналитической модели X (две I-формы) была наивысшей. Причиной, по которой крутильная жесткость аналитической модели X-1 (одна I-форма) низкая, является то, что поскольку анизотропия повышается, существуют направления, в которых крутильная жесткость становится примерно такой же, как в плоском листе. Причиной, по которой крутильная жесткость аналитической модели X-3 (три I-формы) ниже в сравнении крутильной жесткостью аналитической модели X (две I-формы) является то, что поскольку высота (H1 и H2) выпукло-вогнутой части X-3 ниже по сравнению с высотой X, момент инерции сечения уменьшается. Подобным образом, по мере увеличения количества I-форм, высота выпукло-вогнутой части 111 становится меньше, и, таким образом, аналитическая модель X, создаваемая из двух I-форм, обладает наивысшей крутильной жесткостью.

Пример 3

Крутильная жесткость анализировалась аналогично примеру 1 в отношении передней половой панели толщиной 0,55 мм, в которой ширина краев плоского участка 104c назначалась как 24, 36 и 48 мм, где выпукло-вогнутая часть 111 образовывалась с A:B:A=1:1:1, θ₁=θ₂=30°, было назначено две, по существу, I-формы, содержащиеся в направлении ширины, в передней половой панели толщиной 0,65 мм выпукло-вогнутая часть 111 не образовывалась.

На фиг. 15A представлен график, показывающий отношение ширины выпукло-вогнутой части к крутильной жесткости передней половой панели в направлении к обведенному числу 1. На фиг.1 5B представлен график, показывающий отношение ширины выпукло-вогнутой части к крутильной жесткости передней половой панели в направлении к обведенному числу 2.

Как показано на графиках на фиг. 15A и фиг.15B, установлено, что назначаемая ширина, как минимум, 32 мм (как минимум, 40% плоского участка 104c), другими словами, области, имеющие по существу I-форму, упорядочиваются в два ряда в направлении ширины плоского участка 104c передней половой панели 110, в результате чего толщина листа передней половой панели уменьшается на 0,1 мм и может быть уменьшена до 0,55 мм.

Пример 4

На фиг. 17A представлен поясняющий вид, показывающий аналитическую модель C, в которой выпукло-вогнутые части 111 образованы на краях (заштрихованные участки на фиг. 1 и 17A) плоского участка 104c передней половой панели 110, показанной на фиг.1. На фиг. 17B представлен поясняющий вид, показывающий аналитическую модель D, в которой выпукло-вогнутые части 111 образованы на краях и в центрах (заштрихованные участки на фиг. 17B) плоского участка 104c передней половой панели 110, показанной на фиг. 1.

Аналитическая модель C, показанная на фиг. 17A, является моделью, в которой выпукло-вогнутые части 111-2, образуемые прямолинейно в отдельных областях плоского листового участка, как показано на фиг. 2C, соединяются с петлеобразными выпукло-вогнутыми частями 111, и аналитическая модель D является моделью, в которой выпукло-вогнутые части 111-2 не соединяются с петлеобразными выпукло-вогнутыми частями 111.

Аналитические модели C и D сравнивались с аналитической моделью X. Условия ограничений и направления кручения аналогичны примерам 3 и 4.

Подробности аналитических моделей C, D и X следующие.

Толщина листа аналитических моделей C, D и X: 0,55 мм.

Область выпукло-вогнутых частей 111, образуемых в аналитической модели X: 43% плоского участка 104c.

Области выпукло-вогнутых частей 111, образуемых в аналитических моделях C и D: 48% плоского участка 104c в каждой.

Выпукло-вогнутые формы 111 аналитических моделей C, D и X: A:B:A=1:1:1, θ₁=θ₂=30°, H1=H2=1,1 мм.

Схематическая форма выпукло-вогнутых частей 111 аналитических моделей C, D и X: см. фиг.4.

Ширина W1 образуемой выпукло-вогнутой части 111: 36 мм (по существу, I-формы располагаются в два ряда), W5=80 мм.

На фиг.18 представлен график, показывающий результат анализа крутильной жесткости аналитических моделей C, D и X.

Как показано на графике на фиг.18, крутильная жесткость обведенного числа 2 в аналитических моделях C и D увеличивается примерно на 1-2% больше, чем крутильная жесткость аналитической модели X. Считается, что это так, потому что направление, в котором выпукло-вогнутая часть 111-2, создаваемая прямолинейно, простирается в направлении, увеличивающем крутильную жесткость обведенного числа 2.

Изобретение относится к передней половой панели. Передняя половая панель 110 для автомобильного кузова содержит туннель 104a в полу, образованный по центру по ширине автомобиля, ориентированный в продольном направлении, вертикальные фланцы 104b, расположенные слева и справа, образованные для соединения с боковыми порогами 105 на левом и правом концевых участках в направлении ширины автомобиля, и левый и правый плоские участки 104c, образованные между вертикальными фланцами 104b, расположенными слева и справа, и левым и правым продольными участками стенок туннеля 104a в полу. В петлеобразных областях, включающих в себя внешние краевые участки плоских участков 104c, созданы выпукло-вогнутые части 111 специфической формы, а остальные области, кроме петлеобразных областей, образованы листом плоской формы. Обеспечивается возможность штампования без чрезмерно большого усилия с желаемой жесткостью и шумовыми и вибрационными характеристиками во всех направлениях из-за низкой анизотропии жесткости. 14 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Передняя металлическая половая панель автомобильного кузова, имеющая туннель в полу, образованный по центру автомобильного кузова в направлении его ширины, для ориентации в продольном направлении автомобильного кузова, вертикальные фланцы, расположенные слева и справа, образованные на левом и правом концевых участках в направлении ширины автомобиля для соединения с боковыми порогами и левым и правым плоскими участками, образованными между расположенными слева и справа вертикальными фланцами, и продольными участками стенок туннеля в полу, расположенными слева и справа, отличающаяся тем, что
передняя половая панель содержит выпукло-вогнутую часть, описанную ниже, образованную в петлеобразной области, включает в себя внешний краевой участок плоского участка и содержит плоский листовой участок, созданный в оставшейся области, кроме петлеобразной области;
в которой выпукло-вогнутая часть базируется на трех условных плоскостях, представляющих собой первую условную плоскость, промежуточную условную плоскость и вторую условную плоскость, которые являются тремя последовательно расположенными отстоящими друг от друга параллельными плоскостями с промежуточной условной плоскостью в качестве базовой, при этом первая единичная область и вторая единичная область, являющиеся виртуальными квадратами, распределены повсюду и одно из двух направлений вдоль двух перпендикулярных друг другу сторон виртуального квадрата определяется как поперечное направление, а другое направление определяется как продольное направление,
первая единичная область делится в поперечном направлении на три области в произвольном отношении A:B:A, вследствие этого делится на первые разделенные области, которые являются двумя областями, разделенными в отношении А, и вторую разделенную область, которая является одной областью, разделенной в отношении В,
вторая единичная область делится в продольном направлении в произвольном отношении A:B:A на три области, вследствие этого делится на вторую разделенную область, являющуюся двумя областями, разделенными в отношении A, и первую разделенную область, которая является одной областью, разделенной в отношении B, с промежуточной условной плоскостью в качестве базовой, причем первые единичные области и вторые единичные области располагаются попеременно в продольном направлении и поперечном направлении соответственно, при этом в состав включены первая условная область, имеющая, по существу, форму двутавра, образованную соседними первыми разделенными областями, и вторая условная область, имеющая, по существу, форму двутавра, образованную соседними вторыми разделенными областями,
выпукло-вогнутая часть является профилированной частью, имеет первую область, выступающую в направлении первой условной плоскости из первой условной области, и вторую область, выступающую в направлении второй условной плоскости из второй условной области, определяемой на промежуточной условной плоскости,
первая область содержит первую верхнюю поверхность, полученную проекцией первой условной области на первую условную плоскость или неизменной, или уменьшенной, и первую боковую поверхность, соединяющую контур первой верхней поверхности и контур первой условной области, и
вторая область содержит вторую верхнюю поверхность, полученную проекцией второй условной области на вторую условную плоскость или неизменной, или уменьшенной, и вторую боковую поверхность, соединяющую контур второй верхней поверхности и контур второй условной области.

2. Передняя половая панель по п.1, в которой выпукло-вогнутая часть имеет два или более рядов областей, имеющих, по существу, формы двутавра на внешнем краевом участке.

3. Передняя половая панель по п.2, в которой область петлеобразного участка составляет по меньшей мере 40% площади плоского участка.

4. Передняя половая панель по любому из пп.1-3, в которой одна или две или более выпукло-вогнутых частей образуются кольцеобразно на части площади плоского участка.

5. Передняя половая панель по любому из пп.1-3, в которой одна или две или более выпукло-вогнутых частей образуются прямолинейно на части площади плоского участка.

6. Передняя половая панель по п.5, в которой две или более выпукло-вогнутых частей, образуемых прямолинейно, пересекают друг друга.

7. Передняя половая панель по любому из пп.1-3 или 6, в которой первая условная область и вторая условная область конфигурируются путем соединения первых разделенных областей и вторых разделенных областей соответственно и последующего деформирования частей угловых участков и первых разделенных областей и вторых разделенных областей в кругообразные арочные профили так, чтобы площади как первых разделенных областей, так и вторых разделенных областей не изменялись.

8. Передняя половая панель по любому из пп.1-3 или 6, в которой угол θ₁ наклона первой боковой поверхности к промежуточной условной плоскости и угол θ₂ наклона второй боковой поверхности к промежуточной условной плоскости равны соответственно 10º и 90º.

9. Передняя половая панель по любому из пп.1-3 или 6, в которой по меньшей мере части первой условной плоскости, промежуточная условная плоскость и вторая условная плоскость, которые расположены последовательно, соответственно образованы из параллельных криволинейных поверхностей.

10. Передняя половая панель по любому из пп.1-3 или 6, в которой выпукло-вогнутая часть образуется путем штамповки металлического листа.

11. Передняя половая панель по п.10, в которой металлический лист является стальным листом с максимальной толщиной t листа до формовки 0,65 мм.

12. Передняя половая панель по п.10, в которой металлический лист является листом из алюминиевого сплава с толщиной t листа до формовки от 0,5 мм до 2,0 мм.

13. Передняя половая панель по п.9, в которой отношение L/t длины L мм одной стороны единичной области, состоящей из виртуального квадрата, к толщине t мм листа составляет от 10 до 2000.

14. Передняя половая панель по п.9, в которой, когда длина короткой стороны прямоугольной формы, образованной в области, разделенной в отношении B, определяется как BL мм по отношению к длине L мм одной стороны единичной области, состоящей из виртуального квадрата, удовлетворяется условие 0,2L≤BL≤0,6L.

15. Передняя половая панель по п.9, в которой отношение H1/t высоты H1 мм проекции первой области к толщине t мм листа и максимальный угол θ₁ наклона, образованный первой боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью, удовлетворяют условию 1≤(H1/t)≤-3θ₁+272 и отношение H2/t высоты H2 мм проекции второй области к толщине t мм листа и максимальный угол θ₂ наклона, образованный второй боковой поверхностью и промежуточной условной плоскостью, удовлетворяют условию 1≤(H2/t)≤-3θ₂+272.