Передняя часть кузова транспортного средства, кузов транспортного средства и способ изготовления передней части кузова транспортного средства
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Конструкция передней части кузова транспортного средства содержит верхнюю продольную балку и верхнюю защитную балку, поддерживающую крыло транспортного средства и проходящую параллельно верхней продольной балке. Сопротивление пластической деформации верхней защитной балки увеличивается от её переднего конца к заднему концу. Верхняя защитная балка содержит переднюю секцию и заднюю секцию, у которой сопротивление пластической деформации больше, чем у передней секции. Предел текучести материала задней секции больше предела текучести материала передней секции и/или толщина стенки задней секции больше толщины стенки передней секции. Кузов транспортного средства содержит упомянутую конструкцию. Способ изготовления упомянутой конструкции передней части кузова транспортного средства содержит этап изготовления верхней защитной балки, на котором изготавливают внутреннюю и наружную половины корпуса. Собирают вместе внутренний и наружный половины корпуса вдоль продольной плоскости. Достигается повышенная стойкость к ударным нагрузкам. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к передней части кузова транспортного средства, содержащей верхнюю продольную балку и верхнюю защитную балку, поддерживающую крыла транспортного средства и проходящую в продольном направлении по существу параллельно верхней продольной балке от своего переднего конца до заднего конца, причем эти концы расположены на расстоянии друг от друга так, что задний конец прикреплен к передней стойке транспортного средства, а верхняя защитная балка проходит от заднего конца к передней части транспортного средства.
Обычно конструкция передней части кузова транспортного средства выполняется с возможностью защиты пассажиров при сплошном фронтальном столкновении посредством ограничения проникновения посторонних объектов в пассажирский салон. С этой целью конструкция передней части кузова транспортного средства содержит передний бампер, соединенный с продольными балками конструкции посредством краш-боксов.
Несмотря на то, что эта компоновка может быть эффективной при сплошном фронтальном столкновении, т.е. удара, происходящего в осевом направлении спереди транспортного средства по существу по центру, сохраняется риск при фронтальном ударе, смещенном относительно центра транспортного средства, также называемый «столкновение с малым перекрытием». Во время такого столкновения с малым перекрытием только небольшая часть переднего конца транспортного средства, обычно порядка 15 – 25%, ударяется с другим транспортным средством или объектом, например, столбом или деревом.
В этом случае основные вышеупомянутые конструкции, поглощающие энергию удара, которые расположены в средней секции передней части транспортного средства, в той или иной степени не воспринимают энергию удара, и нагрузки, возникающие при столкновении, могут воздействовать непосредственно на пассажирский салон, тем самым, представляя собой серьезный риск нанесения повреждения пассажирскому салону и получения травм пассажирами.
Во время такого столкновения с малым перекрытием удар происходит в продольном направлении с передней стороны транспортного средства снаружи продольных элементов конструкции, т.е. с одной стороны транспортного средства. Например, такой удар происходит в случае, когда транспортное средство одной стороной сталкивается со столбом или деревом. В этом случае поглощающие энергию удара равномерно расположенные элементы, предусмотренные с передней стороны транспортного средства, не выполняют полностью свою функцию, поскольку удар не происходит с передней стороны этих элементов.
Задача изобретения является создание конструкцию передней части кузова транспортного средства, которая имеет повышенную стойкость к ударным нагрузкам, в частности, при столкновении с малым перекрытием.
Поставленная задача решается описанной выше конструкцией передней части кузова транспортного средства, в которой сопротивление пластической деформации верхней защитной балки увеличивается от переднего конца к заднему концу.
Конкретные особенности конструкции передней части кузова транспортного средства указаны в пп. 2 – 19 формулы изобретения.
Изобретение также относится к кузову транспортного средства, содержащему описанную выше конструкцию передней части.
Изобретение также относится к способу изготовления конструкции кузова передней части транспортного средства, как указано в пп. 21 и 22 формулы изобретения.
Изобретение станет более понятным из последующего описания со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показана конструкция передней части кузова транспортного средства согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 – верхняя защитная балка согласно варианту выполнения, вид в перспективе;
на фиг. 3 – верхняя защитная балка по фиг. 2, вид в перспективе с наружной стороны;
на фиг. 4 – верхняя защитная балка по фиг. 2, вид в перспективе с внутренней стороны.
Далее в описании термины внутренний, наружный, передний, задний, поперечный, продольный, вертикальный и горизонтальный необходимо рассматривать со ссылкой на обычную ориентацию показанных элементов, частей или конструкций, собранных на конструкции транспортного средства, расположенной в горизонтальной плоскости.
На фиг. 1 показана конструкция 2 передней части кузова транспортного средства согласно варианту выполнения. Конструкция 2 передней части кузова транспортного средства может относится к четырехколесному транспортному средству любого рода, в частности, к конструкцией передней части кузова, не имеющего рамы.
Конструкция 2 передней части кузова транспортного средства содержит верхнюю раму 4, нижнюю раму 6 и соединительные элементы 8 для сопряжения верхней 4 и нижней 6 рам.
Верхняя рама 4 содержит две верхние продольные балки 10, 12, две верхние защитные балки 14, 16 и два соединительных элемента 18, 20, каждый из которых соединяет верхнюю защитную балку 14, 16 с верхней продольной балкой 10, 12. Верхняя рама 4 также содержит поперечную балку 21, образующую бампер.
Нижняя рама 6 содержит две нижние продольные балки 22, 24. Нижние продольные балки 22, 24, например, являются удлинителями каркаса.
Верхние продольные балки 10, 12, верхние защитные балки 14, 16 и соединительные элементы 18, 20 образуют пары симметрично расположенные слева и права относительно бокового направления. Далее приведено описание со ссылкой на левые боковые элементы или балки, исходя из того, что такое же описание относится к правым боковым элементам или балкам.
Верхняя продольная балка 10 проходит с одной стороны транспортного средства по направлению спереди назад кузова.
Верхняя продольная балка 10 проходит от своего заднего конца 10a до переднего конца 10b. Аналогично, верхняя продольная балка 12 проходит от своего заднего конца 12a до переднего конца 12b.
Задний конец 10a прикреплен к части конструкции транспортного средства, например, к передней стойке 30 или другой конструкции кузова, прикрепленной к передней стойке. Такое соединение позволяет передавать энергию удара через продольную балку 10 к остальной части транспортного средства.
Поперечная балка 21 проходит по существу в поперечном направлении между верхними продольными балками 10 и 12. Поперечная балка 21 прикреплена к передним концам 10b, 12b верхних продольных балок 10 и 12.
Верхняя продольная балка 10 содержит наружный профиль 31, ориентированный к наружу транспортного средства, и внутренний профиль 32, параллельный наружному профилю 31 и ориентированный внутрь транспортного средства. Верхняя продольная балка 10 также содержит нижний профиль 33, ориентированный к низу транспортного средства, и верхний профиль 34, ориентированный к верху транспортного средства, при этом нижний и верхний профили 33, 34 по существу перпендикулярны внутреннему 31 и наружному 32 профилям.
Верхняя продольная балка 10 содержит по направлению от заднего конца 10a к переднему концу 10b криволинейную заднюю часть 35, проходящую вверх к переду транспортного средства, и по существу горизонтальную часть 36.
Верхняя продольная балка 10, например, изготовлена из деформируемого материала, например, из Двухфазной стали (Dual Phase steel) или ТРИП-стали (TRIP steel – сталь с пластичностью, наведенной превращением), предпочтительно, имеющей предел прочности на растяжение не менее 600 МПа, или высокопрочной низколегированной стали (так называемой HSLA-стали).
В частности, верхняя продольная балка 10 может деформироваться посредством группировки, т.е. сворачивания в складки подобно пластиковой бутылке, когда она подвергается воздействию сжимающих напряжений при ударе.
Верхняя продольная балка 10 может содержать зоны смятия, позволяющие ей контролируемо деформироваться во время удара. Зоны смятия могут включать в себя, например, отверстия или полости, образованные на поверхности определенных участков.
Верхняя защитная балка 14 проходит в продольном направлении по существу параллельно верхней продольной балке 10, снаружи сбоку и над этой верхней продольной балкой 10.
Верхняя защитная балка 14, также называемая «shotgun балка», предназначена для поддерживания крыла транспортного средства.
Верхняя защитная балка 14 проходит по существу над передней колесной аркой кузова транспортного средства и усиливает её.
Верхняя защитная балка 14 имеет передний 14a и задний 14b концы.
Задний конец 14b прикреплен к части конструкции транспортного средства. Например, он прикреплен непосредственно к передней стойке 30. Он также может быть косвенно соединен с передней стойкой 30 посредством соединения с другой конструкцией кузова, прикрепленной к передней стойке 30. Это соединение верхней защитной балки 14 с конструкцией транспортного средства позволяет передавать энергию удара через верхнюю защитную балку 14 на остальную часть транспортного средства.
Верхняя защитная балка 14 от своего заднего конца 14b проходит к переду транспортного средства.
В примере, показанном на фиг. 1, передний конец 14a верхней защитной балки 14 прикреплен к части переднего конца транспортного средства и, в частности, к верхней продольной балке 10, в частности посредством соединительного элемента 18, проходящего между передним концом 14a верхней защитной балки 14 и верхней продольной балкой 10.
Предпочтительно, как показано на фиг. 1, к переднему концу 14a верхней защитной балки 14 не прикреплены краш-боксы.
Предпочтительно, часть или вся верхняя защитная балка 14 имеет трубчатую форму с полым замкнутым поперечным сечением.
Как показано на фиг. 2, она, например, образована посредством объединения двух половин 52, 54 корпуса, собранных вместе вдоль продольной плоскости, так что они образуют замкнутое поперечное сечение. Например, верхняя защитная балка 14 содержит наружную U-образную половину 52 корпуса, образующую наружную стенку верхней защитной балки 14, и внутреннюю U-образную половину 54 корпуса, образующую внутреннюю стенку верхней защитной балки 14. Две половины 52, 54 корпуса собирают вместе посредством сварки, в частности, посредством контактной сварки.
Верхняя защитная балка 14 выполнена из стали, предпочтительно из прогрессивной стали повышенной прочности (AHSS), в частности, из двухфазной стали.
Согласно изобретению сопротивление пластической деформации верхней защитной балки 14 увеличивается от переднего конца 14a к заднему концу 14b.
Такое увеличение сопротивления может быть последовательным между двумя разными секциями верхней защитной балки 14 в её продольном направлении.
В частности, в варианте выполнения, показанном на фиг. 2 – 4, верхняя защитная балка 14 имеет переднюю 60 и заднюю 62 секции, примыкающие друг к другу в продольном направлении. Передняя секция 60 проходит от переднего конца 14a верхней защитной балки 14. Задняя секция 62 проходит к заднему концу 14b верхней защитной балки 14.
Сопротивление пластической деформации задней секции 62 выше сопротивления пластической деформации передней секции 60.
Сопротивление пластической деформации увеличивается с увеличением толщины t стенки рассматриваемого участка верхней защитной балки, а также с увеличением предела текучести материала, образующего указанный участок верхней защитной балки.
Сопротивление пластической деформации каждой секции верхней защитной балки 14 характеризуется произведением P квадрата толщины t стенки рассматриваемой секции передней защитной балки 14 на её предел текучести Re этой секции.
Согласно изобретению это произведение P увеличивается от переднего конца 14a к заднему концу 14b верхней защитной балки 14.
В частности, произведение Pr для задней секции 62 больше произведения Pf для передней секции 60.
Преимущественно, предел текучести Re материала, образующего верхнюю защитную балку 14, увеличивается от её переднего конца 14a к заднему концу 14b.
Предпочтительно, предел текучести Rer материала, образующего заднюю секцию 62, больше предела текучести Ref материала, образующего переднюю секцию 60. Таким образом, Rer > Ref.
Например, предел текучести Ref стали, образующей переднюю секцию 60, может составлять 260 – 1000 МПа, а предел текучести Rer стали, образующей заднюю секцию 62, может составлять 600 – 2000 МПа.
В частности, предел текучести Rer материала, образующего заднюю секцию 62, больше предела текучести Ref материала, образующего переднюю секцию 60, по меньшей мере на 100 МПа.
В этом случае увеличение сопротивления пластической деформации от переднего конца 14a к заднему концу 14b верхней защитной балки 14 достигается за счет увеличения предела текучести между разными секциями верхней защитной балки 14.
В качестве варианта, толщина t стенки верхней защитной балки 14 увеличивается от её переднего конца 14a к заднему концу 14b.
В частности, толщина tr стенки задней секции 62 больше толщины tf стенки передней секции 60. Другими словами, tr > tf.
В этом случае увеличение сопротивления пластической деформации от переднего конца 14a к заднему концу 14b верхней защитной балки 14 достигается за счет увеличения толщины t стенки между разными секциями это верхней защитной балки 14.
Например, толщина tf стенки передней секции 60 может составлять 0,6 – 1 мм, в то время как толщина tr стенки задней секции 62 составляет 0,8 – 2,2 мм.
В частности, толщина tr стенки задней секции 62 больше толщины tf стенки передней секции 60 по меньшей мере на 0,2 мм.
Преимущественно, предел текучести Re и толщина t стенки верхней защитной балки 14 увеличиваются от переднего конца 14a к заднему концу 14b.
В частности, в варианте выполнения, показанном на фигурах, где верхняя защитная балка 14 содержит переднюю 60 и заднюю 62 секции, применимы следующие соотношения: tr > tf и Rer > Ref.
Увеличение сопротивления пластической деформации по длине верхней защитной балки 14 от переднего конца 14a к заднему концу 14b, является преимуществом.
Фактически, механические характеристики верхней защитной балки 14 можно специально задавать так, чтобы при сплошном фронтальном столкновении, когда часть энергии удара поглощается поперечной балкой 21 и верхними продольными балками 10, 12, только передний конец верхней защитной балки 14 подвергался пластической деформации и поглощал значительное количество энергии перед разрушением, в то время как более стойкая задняя секция остается по существу неповрежденной, тем самым, ограничивая снижение скорости транспортного средства и травмирование пассажиров.
И, наоборот, в случае столкновения с небольшим перекрытием с одной стороны транспортного средства значительная часть энергии удара направлена к элементам передней части транспортного средства, расположенным сбоку снаружи соответствующей продольной балки 10, 12 и, в частности, верхней защитной балки 14. В этом случае благодаря специальной конструкции защитной балки 14 передняя и задняя секции 60, 62 могут подвергаться пластической деформации и поглощать энергию, тем самым, предотвращая проникновение посторонних объектов в пассажирский салон. Следовательно, пассажирский салон хорошо защищен от проникновения посторонних объектов спереди транспортного средства даже в случае удара с малым перекрытием.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, задняя секция 62 верхней защитной балки 14 содержит переднюю подсекцию 68 и заднюю подсекцию 70. Эти подсекции 68, 70 прилегают друг к другу в продольном направлении, причем передняя подсекция 68 расположена в продольном направлении перед задней подсекцией 70.
В этом варианте выполнения сопротивление пластической деформации задней подсекции 70 больше сопротивления пластической деформации передней подсекции 68.
В частности, произведение P квадрата толщины t стенки задней подсекции 70 на ее предел текучести Re строго больше произведения P квадрата толщины t стенки передней подсекции 68 на ее предел текучести Re. Поскольку произведение P для задней секции 62 больше произведения P для передней секции 60, произведение P для передней подсекции 68 задней секции 62 также больше произведения P для передней секции 60.
Согласно примеру предел текучести материала задней подсекции 70 больше предела текучести материала передней подсекции 68 и/или толщина задней подсекции 70 больше толщины передней подсекции 68. Преимущественно, предел текучести и/или толщина передней подсекции 68 задней секции 62 также больше предела текучести и/или толщины передней секции 60.
Предпочтительно, предел текучести и толщина задней подсекции 70 больше. Чем для передней подсекции 68. Преимущественно, предел текучести и толщина передней подсекции 68 задней секции 62 также больше предела текучести и толщины передней секции 60.
Например, предел текучести Re материала, образующего переднюю подсекцию 68, больше предела текучести материала, образующего переднюю секцию 60, по меньшей мере на 100 МПа.
Наличие верхней защитной балки 14, имеющей по меньшей мере смежные секции с увеличением сопротивления пластической деформации от переднего конца 14a к заднему концу 14b, является преимуществом. Фактически, это позволяет лучше контролировать снижение скорости транспортного средства при сплошном фронтальном столкновении.
Согласно примеру передняя секция 60 верхней защитной балки 14 полностью выполнена из материала, имеющего заданный предел текучести. Он также имеет постоянную толщину по всей длине. В этом варианте выполнения задняя секция 62 имеет переднюю 68 и заднюю 70 подсекции, которые выполнены из материалов, имеющих разные пределы текучести или толщины.
Согласно другому примеру наружный половина 52 корпуса и внутренний половина 54 корпуса верхней защитной балки 14 содержат первый участок, образующий часть передней секции 60, и второй участок, образующий часть задней секции 62, причем второй участок, в частности, содержит первый подучасток, образующий часть передней подсекции 68, и второй подучасток, образующий часть задней подсекции 70.
Например, толщина стенки наружной половины 52 корпуса или внутренней половины 54 корпуса увеличивается от переднего конца к заднему концу, так что сопротивление пластической деформации увеличивается от переднего конца 14a к заднему концу 14b защитной балки 14.
В частности, для наружной 52 или внутренней 54 половины корпуса толщина стенки второго участка больше толщины стенки первого участка. Если второй участок наружной 52 или внутренней 54 половины корпуса содержит первый подучасток и второй подучасток, толщина стенки второго подучастка преимущественно больше толщины стенки первого подучастка.
В частности, согласно примеру передняя секция 60 выполнена из пригодной к холодному деформированию стали DP590 c пределом текучести Re приблизительно 350 МПа. Передняя подсекция 68 задней секции 62 выполнена из пригодной к холодному деформированию стали DP780 с пределом текучести Re приблизительно 490 МПа. Задняя подсекция 70 задней секции 62 выполнена из пригодной к холодному деформированию стали DP980 с пределом текучести Re приблизительно 710 МПа.
Согласно примеру передняя секция 60 имеет, например, толщину стенки 0,6 мм. Передняя подсекция 68, например, имеет толщину стенки не менее 1,0 мм, например, 1,3 мм. Задняя подсекция 70 имеет толщину стенки по меньшей мере равную 1,3 мм, например, от 1,4 до 1.6 мм.
В частности, в этом примере верхний лонжерон 14 крыла может быть выполнен из двух полукожухов 52, 54, и участок внутреннего полукожуха 52, соответствующий передней подсекции 68, может иметь толщину стенки 1,3 мм, в то время как участок наружного полукожуха 54, соответствующий передней подсекции 68, имеет толщину стенки 1,0 мм. В этом примере участок внутреннего полукожуха 52, соответствующий задней подсекции 70, может иметь толщину стенки 1,6 мм, в то время как участок наружного полукожуха 54, соответствующий задней подсекции 70, имеет толщину стенки 1,4 мм.
Согласно другому примеру передняя секция 60 является частью, выполненной из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re не менее 600 МПа. Задняя секция 62 является частью, выполненной из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re не менее 850 МПа.
Согласно третьему примеру передняя секция 60 является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re от 360 до 400 МПа, передняя подсекция 68 задней секции 62 является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re от 700 до 950 МПа, и задняя подсекция 70 задней секции 62 является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re от 950 до 1200 МПа.
В частности, в третьем примере:
– передняя секция 60 выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,04 – 0,1 масс. % углерода и 0,3 – 2,0 масс. % марганца,
– передняя подсекция 68 задней секции 62 выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,06 – 0,1 масс. % углерода и 1,4 – 1,9 масс. % марганца, и
– задняя подсекция 70 задней секции 62 выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,20 – 0,25 масс. % углерода, и содержание 1,1 – 1,4 масс. % марганца.
В частности, в третьем примере
– сталь передней секции 60 содержит в масс. %: 0,04%≤ C≤ 0,1%, 0,3%≤ Mn≤ 2,0%, Si < 0,3%, Ti≤ 0,08%, 0,015≤ Nb ≤ 0,10%, Cu, Ni, Cr, Mo ≤ 0,1 %, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки;
– сталь передней подсекции 68 может дополнительно содержать Nb, Ti, B в качестве легирующих элементов, и
– сталь задней подсекции 70 задней секции 62 содержит в масс. %: 0,20%≤ C ≤ 0,25%, 1,1 %≤ Mn ≤ 1,4%, 0,15%≤ Si ≤ 0,35%, Cr ≤ 0,30%, 0,020%≤ Ti ≤ 0,060%, 0,020%≤ Al ≤ 0,060%, S ≤ 0,005%, P ≤ 0,025%, 0,002%≤ B≤ 0,004%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки.
Комбинация признаков передней секции 60 и задней секции 62 позволяет достичь очень хорошего поведения обеих секций в случае сплошного фронтального столкновения и в случае столкновения с малым перекрытием.
Согласно четвертому примеру верхняя защитная балка 14 выполнена полностью из одной стали и имеет толщину стенки, которая увеличивается от переднего конца 14a к заднему концу 14b.
Например, верхняя защитная балка 14 выполнена полностью из закаленной под прессом стали с пределом текучести Re от 700 до 1950 МПа.
В частности, в четвертом примере верхняя защитная балка 14 выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,06 – 0,1 масс. % углерода и 1,4 – 1,9 масс. % марганца.
В частности эта закаленная под прессом сталь содержит 0,02 – 0,1 масс. % хрома, 0,04 – 0,06 масс. % ниобия, от 3,4 x N до 8 x N титана, где N – содержание азота в стали, 0,0005 – 0,004 масс. % бора. Такой состав стали позволяет достигнуть исключительного сочетания прочности и деформируемости закаленной под прессом стали.
В частности в этом примере, передняя секция 60, например, имеет толщину стенки 0,8 мм. Передняя подсекция 68 задней секции 62 может иметь толщину стенки не менее 0,9 мм, а задняя подсекция 70 задней секции 62 может иметь толщину стенки не менее 1,0 мм.
В частности в этом примере, верхняя защитная балка 14 может быть выполнена из двух корпусов 52, 54, и первый подучасток внутреннего корпуса 52, образующий часть передней подсекции 68, имеет толщину стенки 1,0 мм, в то время как первый подучасток наружного корпуса 54, образующий часть передней подсекции 68, имеет толщину стенки 0,9 мм. В этом примере, второй подучасток внутреннего корпуса 52, образующий часть задней подсекции 70, имеет толщину стенки 1,2 мм, в то время как второй подучасток наружного корпуса 54, образующий часть задней подсекции 70, имеет толщину стенки 1,0 мм.
Эта конструкция имеет особое преимущество, поскольку она обеспечивает очень хорошую характеристику управления столкновением для ограниченной массы.
Как показано на фиг. 2 – 4, верхняя защитная балка 14 может содержать зоны 72 смятия, обеспечивающие её контролируемую деформацию при ударе.
Зоны 72 смятия могут включать в себя, например, отверстия, полости или ребра, образованные на стенках верхней защитной балки 14.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 2 – 4, зоны 72 смятия образованы ребрами, выполненными в стенке верхней защитной балки 14. Указанные ребра проходят поперек продольного направления, т.е. по существу вертикально. Они по существу параллельны друг другу. В этом примере они расположены на равном расстоянии друг от друга в продольном направлении и имеют одинаковую ширину в продольном направлении. Каждое ребро проходит сверху вниз по верхней защитной балке 14.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 2 – 4, зоны 72 смятия образованы в передней секции 60 верхней защитной балки 14. В этом варианте выполнения задняя секция 62 также включает в себя зоны 72 смятия на переднем конце и. в частности, в передней подсекции 68. Зоны 72 смятия спереди задней секции 62 продолжают зоны 72 смятия передней секции 60. В этом примере зоны 72 смятия проходят только на некоторой части передней подсекции 68 в продольном направлении. Задний конец задней секции 62 и, в частности, задняя подсекция 70 не содержат никаких зон смятия.
В примере, показанном на фиг. 2, площадь поперечного сечения верхней защитной балки 14 увеличивается от переднего конца 14a к заднему концу 14b. Площадь поперечного сечения является площадью сечения верхней защитной балки 14 в плоскости, нормальной к продольному направлению. Этот признак также способствует увеличению сопротивления деформации от переднего конца 14a к заднему концу 14b верхней защитной балки 14.
В частности, в примере, показанном на фиг. 2, такое увеличение площади поперечного сечения достигается за счет увеличения высоты верхней защитной балки 14, при этом ширина поперечного сечения остается по существу постоянной по длине этой балки 14.
Согласно одному из вариантов выполнения длина передней секции 60 меньше длины задней секции 62 и, в частности, меньше длины передней подсекции 68 и задней подсекции 70 задней секции 62. В качестве примера длина передней секции 60 на одну четверть меньше длины задней секции 62. Длина задней подсекции 70, например, больше длины передней подсекции 68. Она, например, на 15% больше длины передней подсекции 68.
В варианте выполнения, показанном на фигурах, длина передней секции 60 по существу одна и та же с внутренней и с наружной сторон верхней защитной балки 14.
В задней секции 62 передняя подсекция 68 более короткая с внутренней стороны верхней защитной балки, чем с наружной стороны. Ее длина, в частности, по меньшей мере на 50% меньше с внутренней стороны, чем с наружной стороны верхней защитной балки 14. Длина задней подсекции 70 больше с внутренней стороны верхней защитной балки 14, чем с наружной стороны. Следовательно, по части длины внутренняя стенка задней подсекции 70, т.е. стенка, обращенная к внутренней стороне транспортного средства, проходит и обращена к наружной стенке, т.е. стенке, обращенной к наружной стороне транспортного средства, передней подсекции 68.
Согласно примеру со стороны наружной стенки верхней защитной балки 14 передняя секция 60 имеет длину 135 мм, передняя подсекция 68 имеет длину 345 мм, и задняя подсекция 70 имеет длину 372 мм. Со стороны внутренней стенки верхней защитной балки 14 передняя секция 60 имеет длину 133 мм, передняя подсекция 68 имеет длину 162 мм, и задняя подсекция 70 имеет длину 511 мм.
Преимущественно, внутренняя 52 и наружная 54 половины корпуса изготовлены из соответствующей сваренной по выкройке заготовки, полученной, в частности, посредством лазерной сварки нескольких разных заготовок, соответствующих секциям верхней защитной балки 14, при этом каждая их этих заготовок имеет толщину и/или состав материала в зависимости от требуемых характеристик соответствующей секции верхней защитной балки.
По меньшей мере, две смежные секции верхней защитной балки 14 соединены друг с другом посредством сварного шва. Согласно варианту выполнения все три секции верхней защитной балки 14 соединены друг другом посредством сварных швов.
Ниже приведено описание способа изготовления каждой половины 52, 54 корпуса.
Преимущественно, каждую половину 52, 54 корпуса изготавливают из соответствующей сваренной по выкройке заготовки, полученной, в частности, посредством лазерной сварки по меньшей мере нескольких разных заготовок, соответствующих участкам половины 52 корпуса, имеющим разные составы материала или толщины, причем каждая из этих заготовок имеет состав материала и/или толщину в зависимости от требуемых свойств соответствующего участка половины 52, 54 корпуса.
В частности, способ изготовления верхней защитной балки 14 содержит этапы, на которых:
– сваривают, в частности лазерной сваркой, по меньшей мере несколько разных заготовок, соответствующих участкам половины 52 корпуса, имеющим разные составы материала или толщины, причем каждая из этих заготовок имеет состав материала и/или толщину в зависимости от требуемых характеристик соответствующего участка половины 52, 54 корпуса;
– формуют сварной по выкройке заготовки для придания ей требуемой формы, в частности, посредством штамповки.
В зависимости от стали, используемой для изготовления каждой из секций, заготовки подвергают горячей формовке и, в частности, горячей штамповке или холодной штамповке для получения половин 52, 54 корпусов.
В зависимости от требуемых окончательных характеристик каждой секции верхней защитной балки 14 эти секции можно подвергать определенному виду термической обработки во время или после формовки заготовки для получения половин 52, 54 корпуса.
Например, если две смежные секции имеют один и тот же состав материала, то они должны иметь разные пределы текучести после окончательного изготовления, при этом эти разные пределы текучести могут быть получены посредством одного из способов или их комбинацией:
– во время горячей формовки секцию, которая должна иметь более низкий предел текучести, нагревают до более низкой температуры, чем секцию, которая должна иметь более высокий предел текучести;
– после горячей формовки секцию, которая должна иметь более низкий предел текучести, охлаждают с меньшей скоростью, чем секцию, которая должна иметь более высокий предел текучести; и/или
– секции подвергают одинаковой горячей формовке и охлаждению после этапа горячей формовки, но секцию, которая должна иметь более низкий предел текучести, в дальнейшем подвергают дополнительной термообработке для уменьшения предела текучести.
Далее выполняют сборку половин 52, 54 корпуса для образования верхней защитной балки 14.
В примере, показанном на фиг. 1, передняя часть 36 верхней продольной балки 10 включает в себя установочный участок 40 для крепления к соединительному элементу 18.
Несмотря на то, что изобретение было подробно описано со ссылкой только на ограниченное число вариантов выполнения, следует принять во внимание, что изобретение не ограничивается этими описанными вариантами выполнения.
Например, даже если были описаны и показаны только верхняя и нижняя продольные балки, усиливающие элементы, соединительные элементы и нижняя поперечная балка, конструкции кузова передней части транспортного средства могут содержать некоторые друге балки или элементы.
Кроме того, в примере, показанном на фиг. 1, передний конец 14a защитной балки 14 соединен с верхней продольной балкой 10 через соединительный элемент 18. В качестве варианта, передний конец 14a защитной балки 14 может быть не соединен с каким-либо элементом конструкции 2 передней части кузова транспортного средства.
1. Конструкция (2) передней части кузова транспортного средства, содержащая верхнюю продольную балку (10, 12) и верхнюю защитную балку (14, 16), поддерживающую крыло транспортного средства и проходящую в продольном направлении по существу параллельно верхней продольной балке (10, 12) от своего переднего конца (14a) до заднего конца (14b), причем эти концы расположены на расстоянии друг от друга так, что задний конец (14b) прикреплен к передней стойке (30) транспортного средства, а верхняя защитная балка (14, 16) проходит от заднего конца (14b) к передней части транспортного средства, отличающаяся тем, что
сопротивление пластической деформации верхней защитной балки (14, 16) увеличивается от её переднего конца (14a) к заднему концу (14b), при этом верхняя защитная балка (14) содержит переднюю секцию (60) и заднюю секцию (62), у которой сопротивление пластической деформации больше, чем у указанной передней секции (60), и
предел текучести (Rer) материала задней секции (62) больше предела текучести (Ref) материала передней секции (60) и/или толщина (t) стенки задней секции (62) больше толщины (t) стенки передней секции (60).
2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что произведение (P) квадрата толщины (t) стенки задней секции (62) на её предел текучести (Rer) больше произведения (P) квадрата толщины (t) стенки передней секции (60) на её предел текучести (Ref).
3. Конструкция по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что задняя секция (62) содержит переднюю (68) и заднюю (70) подсекции, причем сопротивление пластической деформации задней подсекции (70) больше сопротивления пластической деформации передней подсекции (68).
4. Конструкция по п.3, отличающаяся тем, что произведение (P) квадрата толщины (t) стенки задней подсекции (70) на её предел текучести (Re) больше произведения (P) квадрата толщины (t) стенки передней подсекции (68) на её предел текучести (Re).
5. Конструкция по любому из пп.3 или 4, отличающаяся тем, что предел текучести материала задней подсекции (70) больше предела текучести материала передней подсекции (68) и/или толщина стенки задней подсекции (70) больше толщины стенки передней подсекции (68).
6. Конструкция по любому из пп.3–5, отличающаяся тем, что передняя секция (60) изготовлена из стали DP590, передняя подсекция (68) изготовлена из стали DP780 и задняя подсекция (70) изготовлена из стали DP980.
7. Конструкция по любому из пп.3–5, отличающаяся тем, что передняя секция (60) является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re) от 360 до 400 МПа, передняя подсекция (68) задней секции (62) является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re), составляющим от 700 до 950 МПа, и задняя подсекция (70) задней секции (62) является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re) от 950 до 1200 МПа.
8. Конструкция по п.7, отличающаяся тем, что передняя секция (60) изготовлена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,04–0,1 масс. % углерода и 0,3–2,0 масс. % марганца, передняя подсекция (68) задней секции (62) изготовлена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,06–0,1 масс. % углерода и 1,4–1,9 масс. % марганца, и задняя подсекция (70) задней секции (62) выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,20–0,25 масс. % углерода и 1,1–1,4 масс. % марганца.
9. Конструкция по любому из пп.1–5, отличающаяся тем, что передняя секция (60) является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re) не менее 600 МПа, и задняя секция (62) является элементом, выполненным из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re) не менее 850 МПа.
10. Конструкция по любому из пп.1–5, отличающаяся тем, что верхняя защитная балка (14) полностью выполнена из закаленной под прессом стали с пределом текучести (Re) от 700 до 950 МПа, причем толщина стенки этой верхней защитной балки (14) увеличивается от ее переднего конца (14a) к заднему концу (14b).
11. Конструкция по п.10, отличающаяся тем, что верхняя защитная балка (14, 16) выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей 0,06–0,1 масс. % углерода и 1,4–1,9 масс. % марганца.
12. Конструкция по любому из пп.1–11, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения передней секции (60) меньше площади поперечного сечения задней секции (62).
13. Конструкция по любому из пп.1–12, отличающаяся тем, что длина передней секции (60) меньше длины задней секции (62).
14. Конструкция по любому из пп.1–13, отличающаяся тем, что верхняя защитная балка (14, 16) является полым трубчатым элементом.
15. Конструкция по п.14, отличающаяся тем, что верхняя защитная балка (14, 16) образована посредством совместной сборки по меньшей мере внутренней (52) и наружной (54) половин корпуса вдоль продольной плоскости.
16. Конструкция по п.15, отличающаяся тем, что внутренняя (52) и наружная (54) половины корпуса получены из сварных по выкройке заготовок.
17. Конструкция по любому из пп.1–16, дополнительно содержащая соединительный элемент (18, 20), соединяющий верхнюю защитную балку (14, 16) с верхней продольной балкой (10, 12).
18. Конструкция по любому из пп.1–17, отличающаяся тем, что к переднему концу (14a, 16a) верхней защитной балки (14, 16) не прикреплены краш-боксы.
19. Конструкция по любому из пп.1–18, дополнительно содержащая поперечную балку (21), образующую брус бампера, прикрепленный к переднему концу (10b, 12b) верхней продольной балки (10, 12).
20. Кузов транспортного средства, содержащий конструкцию (2) передней части по любому из пп.1–19.
21. Способ изготовления конструкции (2) передней части кузова транспортного средства по любому из пп.1–19, содержащий этап изготовления верхней защитной балки (14, 16), на котором:
изготавливают внутреннюю (52) и наружную (54) половины корпуса;
собирают вместе внутренний (52) и наружный (54) половины корпуса вдоль продольной плоскости.
22. Способ по п.21, в котором на этапе изготовления внутренней (52) и наружной (54) половин корпуса
создают сваренную по выкройке заготовку посредством сварки по меньшей мере нескольких заготовок, соответствующих участкам половины (52, 54) корпуса, имеющим разные толщины и/или составы материалов, причем каждая из этих заготовок имеет толщину и/или состав материала в зависимости от требуемых характеристик соответствующего участка верхней защитной балки (14, 16); и
формуют сварную по выкройке заготовку для получения требуемой формы.
