ВОЗДУХОВОД ДЛЯ ПЕРЕДНЕЙ СТОРОНЫ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, СОДЕРЖАЩИЙ МЕХАНИЧЕСКИ СЛАБЫЕ ЗОНЫ Российский патент 2018 года по МПК B60K11/08 

Настоящее изобретение относится к области автомобилестроения и, в частности, касается передних сторон для автотранспортного средства, в частности, содержащих воздухозаборники для охлаждения двигателя транспортного средства.

Передней стороной автотранспортного средства называют набор компонентов, находящихся спереди средств воздушного охлаждения, содержащий по меньшей мере бампер.

Кроме того, передняя сторона может содержать: ударопоглощающие элементы (буферы), балку, обтекаемые элементы, элементы для направления воздуха, передние крылья, оптические средства…

Как правило, передняя сторона транспортного средства содержит воздухозаборники для забора охлаждающего воздуха, которые предусмотрены спереди автотранспортных средств для охлаждения их двигателя. Часто воздухозаборник охлаждения декорирован решеткой.

Как правило, охлаждение происходит через теплообменник воздух/охлаждающая жидкость, называемый также радиатором, или через воздухоохладитель наддува, называемый также сокращенно RAS.

Эти два устройства могут получать питание воздушным потоком, поступающим снаружи транспортного средства, для обеспечения своей функции охлаждения.

Как правило, радиатор питается при помощи центрального воздухозаборника охлаждения, тогда как воздухоохладитель наддува питается при помощи бокового воздухозаборника охлаждения в передней стороне бампера.

Воздух снаружи транспортного средства попадает через эти воздухозаборники в воздушные кожухи, направляющие воздух к системам охлаждения.

При ударе спереди транспортного средства сила, действующая на переднюю сторону передается на систему охлаждения через воздушный кожух по причине его жесткости, что приводит к серьезному повреждению этой системы.

Для решения этой проблемы известны передние стороны, не содержащие воздухозаборника. Однако отсутствие воздухозаборника не позволяет обеспечивать оптимальной подачи холодного воздуха, что снижает КПД системы охлаждения.

Для решения этой проблемы известен также воздуховод, выполненный из двух разных органических материалов. Эти воздуховоды из двух материалов обычно содержат по меньшей мере две части из полипропилена (ПП), при этом в одной из частей использован более гибкий полипропилен. Однако эти воздуховоды из двух материалов не позволяют в достаточной степени ограничивать передачу усилий через воздуховод и, следовательно, являются малоэффективными для предохранения системы охлаждения в случае ударов по транспортному средству.

Наконец, известен также воздуховод, в основном выполненный из гибких материалов, например, типа эластомера. Гибкость материалов позволяет поглощать часть удара, ограничивая таким образом давления, действующие на систему охлаждения. Однако воздуховоды из гибких материалов трудно расположить между системой охлаждения (управляемые щитки) и бамперами по причине их прочности (деформация, связанная с гибкостью). Кроме того, эти воздуховоды из гибких материалов являются относительно дорогими.

Изобретение призвано преодолеть эти недостатки и предложить воздуховод для передней стороны автотранспортного средства, позволяющий ограничить передачу на систему охлаждения силы, действующей на переднюю сторону во время удара спереди транспортного средства. Для этого заявленный воздуховод содержит механически слабые зоны, выполненные с возможностью его укорачивания вдоль оси Х транспортного средства (продольная ось транспортного средства) во время фронтального удара.

В связи с этим объектом изобретения является воздуховод для передней стороны автотранспортного средства, который содержит канал, предназначенный для герметичного направления воздуха, поступающего спереди транспортного средства, в систему охлаждения, когда воздуховод установлен на транспортном средстве. Канал содержит механически слабые зоны, образующие запрограммированные зоны постоянной деформации, выполненные с возможностью его укорачивания вдоль продольной оси (ось Х) транспортного средства во время деформации упомянутых механически слабых зон.

Таким образом, эти механически слабые зоны позволяют избегать повреждения системы охлаждения во время удара по транспортному средству. Действительно, во время продольного удара по транспортному средству, приводящего к отходу назад бампера передней стороны, этот бампер действует толкающим усилием на воздуховод(ы), расположенный(ые) между бампером и системой охлаждения, и, поскольку механически слабые зоны рассчитаны таким образом, чтобы разрушаться при определенном уровне усилия, они деформируются и затем разрываются, ограничивая усилия, передаваемые на систему охлаждения.

Заявленный воздуховод позволяет также ограничить применение гибкого материала только на уровне соединения с бампером, чтобы обеспечивать герметичную зону, что позволяет снизить стоимость детали.

Механически слабые зоны могут содержать изменения толщины или материала. Например, образующие канал стенки могут иметь заданную общую толщину, а механически слабые зоны могут содержать более тонкие зоны по отношению к общей толщине, при этом упомянутые более тонкие зоны образуют линии постоянной деформации.

Предпочтительно механически слабые зоны образуют сплошную линию по существу в фронтальном сечении канала, чтобы оптимизировать укорачивание канала.

Чтобы оптимизировать укорачивание канала, можно также определить число N линий деформации в каждой стенке канала, по существу параллельных фронтальной плоскости (PF), в зависимости от длины воздуховода.

Согласно варианту выполнения, канал состоит из набора стенок, образующих четырехугольник в фронтальном сечении.

Согласно варианту выполнения, каждая образующая канал стенка образована по меньшей мере двумя ступенчатыми плоскостями, при этом поверхности, образующие пересечение между двумя ступенчатыми плоскостями, образуют упомянутую механически слабую зону.

Согласно этому варианту выполнения, пересечения между двумя плоскостями могут быть образованы пленкой минимальной толщины для обеспечения герметичности. При этом минимальная толщина, как правило, меньше 0,2 мм, а общая толщина стенок может составлять около 2 мм.

Предпочтительно минимальная толщина находится в зоне воздуховода, которая может подвергаться максимальному усилию в случае удара, например, в углах воздуховода.

Наконец, согласно изобретению, воздуховод предпочтительно содержит юбку из гибкого материала, выполненную с возможностью обеспечения герметичности между воздуховодом и бампером, когда воздуховод установлен на транспортном средстве.

Объектом изобретения является также передняя сторона автотранспортного средства, содержащая по меньшей мере один заявленный воздуховод.

Объектом изобретения является также автотранспортное средство, содержащее заявленную переднюю сторону.

Изобретение будет более понятно из прилагаемых фигур, которые представлены в качестве не ограничительных примеров и на которых:

Фиг. 1 - пример заявленного воздуховода, установленного на передней стороне транспортного средства.

Фиг. 2а-2d иллюстрируют различные решения для выполнения механически слабых зон.

Фиг. 3 - вид примера заявленного воздуховода в разрезе по плоскости Y транспортного средства (поперечный разрез).

Фиг. 4а - детальный вид двух ступенчатых плоскостей, соединенных поверхностью, образующей механически слабую зону.

Фиг. 4b - детальный вид деформации при ударе на уровне зоны, показанной на фиг. 4а.

Фиг. 5 - канал, содержащий сечение, увеличивающееся в направлении спереди назад транспортного средства в отличие от канала, показанного на фиг. 3.

Согласно примеру выполнения, представленному на фиг. 1, воздуховод (1) для передней стороны (2) автотранспортного средства содержит канал (3), предназначенный для герметичного направления воздуха, поступающего спереди транспортного средства (4), в систему (5) охлаждения, когда воздуховод (1) установлен на транспортном средстве.

Канал (3) содержит сагиттальную плоскость (PS) или «плоскость по Y», параллельную центральной плоскости транспортного средства, отделяющей левую половину от правой половины транспортного средства, поперечную плоскость (РТ) или «плоскость по Z» (горизонтальная плоскость), параллельную плоскости, разделяющей верхнюю часть и нижнюю часть транспортного средства, и фронтальную плоскость (PF) или «плоскость по Х», параллельную плоскости, разделяющей переднюю часть и заднюю часть транспортного средства. Поперечная плоскость (РТ) перпендикулярна к сагиттальной плоскости (PS). Фронтальная плоскость (PF) перпендикулярна к поперечной (РТ) и к сагиттальной (PS) плоскостям.

Согласно изобретению, канал (3) содержит механически слабые зоны (6), образующие зоны постоянной деформации, выполненные с возможностью укорачивания воздуховода (1) вдоль продольной оси (оси Х) транспортного средства во время деформации этих механически слабых зон, в частности, в случае удара (СН) по воздуховоду. Продольной осью канала (3) называют ось, заключенную в сагиттальной плоскости (PS) канала (3).

Таким образом, в случае отхода бампера назад:

- при незначительных ударах на низкой скорости, как правило, на скоростях ниже 10 км/час, таких как удары при парковке, бампер, воздуховод и система охлаждения подвергаются действию усилий, не приводящих к их повреждению.

- при ударах типа ударов, представляющих собой страховые случаи, на высокой скорости, как правило, превышающей 10 км/час и, в частности, 15 км/час, начинает действовать разрывная функция воздуховода: сначала механически слабые зоны (6) воздуховода сжимаются, затем воздуховод (1) разрывается в этих механически слабых зонах (6) без повреждения системы (5) охлаждения.

Канал (3) может состоять из одной или нескольких плоских или не плоских стенок, образующих вместе канал, «относительно герметичный» по отношению к воздуху на своих сторонах (боковых/верхней/нижней), и открытый на своих двух концах (переднем/заднем). Канал может состоять из нескольких прилегающих (или не прилегающих) друг к другу меньших каналов, например, факультативных во время соединения на транспортном средстве, например, для транспортного средства, содержащего в виде опции воздухоохладитель наддува RAS. Речь может также идти, как показано на фиг. 1, о наборе стенок (четырех на фиг. 1), образующих четырехугольник в фронтальном сечении (сечение в фронтальной плоскости (PF)).

Существуют разные решения для выполнения механически слабых зон (6).

Например, можно предусмотреть изменения материала, то есть использовать материалы меньшей механической прочности.

Можно также предусмотреть изменения толщины, то есть локальные утонения в стенке или стенках, образующих канал (3). Так, стенки, образующие канал (3), имеют заданную общую толщину, а механически слабые зоны (6) содержат более тонкие зоны по сравнению с общей толщиной, при этом упомянутые более тонкие зоны образуют линии постоянной деформации (путем сгибания или разрыва). Эти более тонкие зоны могут представлять собой открытые окна (фиг. 2d), если потеря герметичности не является существенной по отношению к общему воздушному потоку.

Можно также предусмотреть специальные формы, способствующие деформации в выбранных местах, когда воздуховод подвергается ударным напряжениям: изменение уровня (фиг. 2а), наклоны (фиг.2b), соединение в виде «бульдозера» (фиг. 2с)…

Эти различные решения представлены на фиг. 2а-2d. Эти решения можно также комбинировать друг с другом.

Предпочтительно для того, чтобы эти механически слабые зоны (6) образовали зоны постоянной деформации, способные укорачивать воздуховод (1) в продольном направлении, эти зоны (6) образуют сплошную линию по существу в фронтальном сечении воздуховода (1).

Число N линий деформации в каждой стенке, по существу параллельных фронтальной плоскости (PF), определяют в зависимости от длины воздуховода (1). Действительно, необходимо предусмотреть достаточное число линий деформации, чтобы во время удара воздуховод укорачивался в достаточной степени для предохранения системы охлаждения. Речь идет об этапе определения размеров, доступном для специалиста в данной области.

Согласно варианту выполнения, по существу вдоль продольной оси транспортного средства каждая стенка канала (3) имеет ступенчатое сечение. На фиг. 3 представлен вид по плоскости Y транспортного средства (поперечный разрез). Так, каждая стенка образована по меньшей мере двумя ступенчатыми плоскостями в виде лесенки. На фиг. 4а детально показаны две ступенчатые плоскости, соединенные поверхностью, образующей механически слабую зону. На фиг. 4b детально показана деформация, появляющаяся при ударе на уровне зоны, показанной на фиг. 4а.

Во время удара уровни лесенки могут частично смещаться друг под другом. Эти относительные перемещения становятся возможными (облегчаются), если каждый уровень (ступенька лесенки) по существу сохраняет свою плоскую форму, чтобы иметь возможность перемещаться скольжением, будучи направляемым под следующей ступенькой: следовательно, толщину материала уровня выбирают в зависимости от упомянутого материала таким образом, чтобы сохранять жесткость каждого уровня во время удара, а также чтобы разрываться между уровнями (зона ослабления) во время этого же удара. Укорачивание за счет эффекта смещения требует наличия по меньшей мере двух уровней, однако предпочтительно их должно быть больше: например, для глубины (по Х) воздуховода в 300 мм и для обеспечения возможности поглощения осевой деформации в 150 мм:

- при наличии только двух уровней (и одной зоны ослабления) смещение между двумя уровнями должно составлять 100% (на 150мм),

- при четырех уровнях (и трех зонах ослабления) необходимо гарантировать «хорошее» смещение на 66% (на 50 мм) между двумя последовательными уровнями.

Кроме того, в условиях реального удара на дороге удар не обязательно может быть строго фронтальным (то есть не по Y0, а с боковым смещением относительно положения Y0 или под не равным нулю углом относительно оси Х…), при этом условия направления уровней во время смещения не являются одинаковыми во всей зоне воздуховода.

Таким образом, легче получить гарантированное укорачивание при помощи четырех или пяти уровней, чем только с двумя уровнями.

Согласно примеру, показанному на фиг. 1, канал (3) образован четырьмя стенками: двумя стенками, параллельными поперечной плоскости (РТ), с сагиттальным сечением в виде лесенки, и двумя стенками, параллельными сагиттальной плоскости (PS), с поперечным сечением в виде лесенки.

Таким образом, каждая стенка состоит по меньшей мере из двух ступенчатых плоскостей. Действительно, лесенки должны предпочтительно находиться на боковых сторонах воздуховода, чтобы избегать блокировки укорачивания. Обе ступенчатые плоскости являются двумя по существу параллельными плоскостями, соединенными поверхностью, по существу перпендикулярной к плоскостям. Поверхности, образующие пересечение между двумя ступенчатыми плоскостями, образуют механически слабые зоны (6).

Согласно варианту выполнения, пересечения между двумя плоскостями образованы пленкой минимальной толщины. Минимальная толщина является наименьшей толщиной, которую можно получить при помощи способа литья под давлением, гарантируя при этом герметичность по отношению к воздуху на уровне пересечений.

Согласно примеру выполнения, минимальная толщина меньше 0,2мм, и общая толщина стенок за пределами механически слабых зон (6) составляет около 2 мм.

Согласно вариантам выполнения, в направлении спереди назад транспортного средства канал (3) может иметь увеличивающееся (фиг.5) или уменьшающееся (фиг. 3) сечение. Согласно одному или другому из этих вариантов, лесенки, образующие механически слабые зоны (6), являются восходящими или нисходящими.

Согласно вариантам выполнения, воздуховод (1) может быть выполнен моноблочно путем литья или может состоять из нескольких частей, выполненных путем литья раздельно и затем соединенных между собой (например, в зависимости от условий доступности и монтажа на транспортном средстве): соединения между каждой частью предпочтительно могут содержать формы, способствующие герметичности, например, пазы и нервюры, перекрывающие друг друга по краю детали.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, эти механически слабые зоны (6) находятся в частях воздуховода (1), имеющих более высокую механическую жесткость. Действительно, эти части с более высокой механической жесткостью меньше деформируются в случая удара. Следовательно, они могут передавать чрезмерные усилия на систему охлаждения. В частности, эти более жесткие части являются соединением между вертикальными боковыми стенками и горизонтальными стенками, создающим жесткость за счет «эффекта угла» или «эффекта коробки», так как каждая стенка ведет себя, как нервюра усиления для другой стенки.

Так, механически слабые зоны (6) присутствуют:

- прежде всего в частях, более жестких за счет эффекта «угла или коробки»;

- затем в частях, смежных с этими жесткими частями;

- наконец факультативно, но предпочтительно между этими жесткими частями.

Число ступенчатых плоскостей на стенке определяют в зависимости от длины воздуховода (1). Действительно, необходимо достаточное число линий деформации, чтобы во время удара воздуховод укорачивался в достаточной степени для предохранения системы охлаждения.

Предпочтительно воздуховод (1) содержит юбку или кожух (7) из гибкого материала, выполненную с возможностью обеспечения герметичности между воздуховодом (1) и бампером (8), когда воздуховод установлен на транспортном средстве.

Предпочтительно воздуховод (1) содержит средство (9) опоры и крепления воздуховода (1) на системе (5) охлаждения.

Объектом изобретения является также передняя сторона автотранспортного средства, содержащая по меньшей мере один воздуховод (центральный или RAS) в соответствии с изобретением.

Объектом изобретения является также автотранспортное средство, содержащее переднюю сторону в соответствии с изобретением.

Изобретение относится к воздухозаборникам охлаждения двигателя транспортного средства. Воздуховод (1) для передней (2) стороны автотранспортного средства содержит канал (3), предназначенный для герметичного направления воздуха, поступающего спереди транспортного средства (4), в систему (5) охлаждения, когда воздуховод (1) установлен на транспортном средстве. Канал (3) содержит механически слабые зоны (6), образующие запрограммированные зоны постоянной деформации, выполненные с возможностью укорачивания воздуховода (1) вдоль продольной оси транспортного средства во время деформации упомянутых механически слабых зон (6). Стенки, образующие канал, образованы ступенчатыми плоскостями. Достигается улучшение безопасности системы охлаждения. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Воздуховод (1) для передней стороны (2) автотранспортного средства, содержащий канал (3), предназначенный для герметичного направления воздуха, поступающего спереди транспортного средства (4), в систему (5) охлаждения, когда воздуховод (1) установлен на транспортном средстве, отличающийся тем, что канал (3) содержит механически ослабленные зоны (6), образующие зоны, выполненные с возможностью постоянной деформации и с возможностью укорачивания воздуховода (1) вдоль продольной оси транспортного средства во время деформации механически ослабленных зон (6), при этом каждая стенка, образующая канал (3), образована по меньшей мере двумя ступенчатыми плоскостями, при этом поверхности, образующие пересечение между двумя ступенчатыми плоскостями, образуют механически ослабленную зону.

2. Воздуховод (1) по п. 1, в котором механически ослабленные зоны (6) имеют переменную толщину или выполнены из разного материала.

3. Воздуховод (1) по п. 2, в котором стенки, образующие канал (3), имеют заданную общую толщину, а механически ослабленные зоны (6) содержат более тонкие зоны по отношению к общей толщине, при этом упомянутые более тонкие зоны образуют линии постоянной деформации.

4. Воздуховод (1) по одному из предыдущих пунктов, в котором механически ослабленные зоны (6) образуют непрерывную линию в по существу фронтальном сечении канала (3).

5. Воздуховод (1) по п. 4, в котором число N линий деформации в каждой стенке канала (3), по существу параллельных фронтальной плоскости (PF), задано в зависимости от длины воздуховода (1).

6. Воздуховод (1) по п. 1, в котором канал (3) состоит из набора стенок, образующих четырехугольник в фронтальном сечении.

7. Воздуховод (1) по п. 6, в котором пересечения между двумя плоскостями образованы пленкой с минимальной толщиной для обеспечения герметичности.

8. Воздуховод (1) по п. 7, в котором минимальная толщина меньше 0,2 мм и общая толщина стенок составляет около 2 мм.

9. Воздуховод (1) по п. 8, в котором минимальная толщина находится в зоне воздуховода (1), которая может подвергаться максимальному усилию в случае удара, например, в углах воздуховода (1).

10. Воздуховод (1) по п. 1, содержащий юбку из гибкого материала, выполненную с возможностью обеспечения герметичности между воздуховодом и бампером, когда воздуховод установлен на транспортном средстве.

11. Передняя сторона (2) автотранспортного средства, содержащая по меньшей мере один воздуховод (1) по одному из предыдущих пунктов.

12. Автотранспортное средство, содержащее переднюю сторону (2) по п. 11.