CZ296800B6

CZ296800B6 - Deformacní prvek

Info

Publication number: CZ296800B6
Application number: CZ20011888A
Authority: CZ
Inventors: Kröning@Achim; Wang@Hui; Straznikiewiecz@Dariusz
Original assignee: Benteler Ag
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2006-06-14
Also published as: EP1160133A2; ATE316021T1; EP1160133B1; US20020017804A1; EP1160133B8; CZ20011888A3; ES2256116T3; DE50108725D1; EP1160133A3; US6523885B2

Abstract

Resení se týká deformacního prvku (1), který se nachází mezi podélným nosníkem (2) a prícným nosníkem (3) motorového vozidla, vzhledem k jeho horizontální strední podélné rovine (HMLE1) vertikálne presazeným oproti horizontální strední podélné rovine (HMLE) podélného nosníku (2). Sestává z podélného dutého, v prurezu obdélníkového základního telesa (4) s vetsí výskou (H) nez sírkou (B) a z horní,jakoz i z dolní výztuzné skorepiny (14, 19), které jsou v podélném rozpetí základního telesa (4) volnými podélnými okraji (12, 17) svých ramen (13, 18) technikou svarování spojeny se základním telesem (4). Celní strany dolní výztuzné skorepiny (19) jsou uzavreny krycími deskami (22, 24). Deformacníprvek (1) je deskou (23) spojitelný s podélným nosníkem (2) motorového vozidla.

Description

Deformační prvek (57) Anotace:

Řešení se týká deformačního prvku (1), který se nachází mezi podélným nosníkem (2) a příčným nosníkem (3) motorového vozidla, vzhledem k jeho horizontální střední podélné rovině (HMLE1) vertikálně přesazeným oproti horizontální střední podélné rovině (HMLE) podélného nosníku (2). Sestává z podélného dutého, v průřezu obdélníkového základního tělesa (4) s větší výškou (H) než šířkou (B) a z horní, jakož i z dolní výztužné skořepiny (14,19), které jsou v podélném rozpětí základního tělesa (4) volnými podélnými okraji (12, 17) svých ramen (13, 18) technikou svařování spojeny se základním tělesem (4). Čelní strany dolní výztužné skořepiny (19) jsou uzavřeny krycími deskami (22,24). Deformační prvek (1) je deskou (23) spojitelný s podélným nosníkem (2) motorového vozidla.

Z

Deformační prvek

Oblast techniky

Vynález se týká deformačního prvku mezi podélným nosníkem a příčným nosníkem motorového vozidla, vzhledem k jeho horizontální střední podélné rovině vertikálně přesazeným oproti horizontální střední podélné rovině podélného nosníku.

Dosavadní stav techniky

Aby se vyhovělo předpisům pro odstupňování do určitých kategorií škod pojištění motorových vozidel (např. podle nízkorychlostního testu do 16 km/h), nabývá mimořádný význam provedení systému předního příčného nosníku motorového vozidla a zde speciálně deformačních prvků, začleněných mezi podélné nosníky a příčný nosník. Od provedení deformačních prvků se vyžaduje, aby tyto v rozsahu nízkorychlostního testu zcela zachycovaly vznikající namáhání a aby se zamezilo poškozením struktury motorového vozidla.

V této souvislosti jsou optimální podmínky k přeměně nárazové energie v energii deformační dány v případě, je-li deformační prvek vytvořen a proveden tak, že do jisté míry tvoří prodloužení podélného nosníku struktury motorového vozidla. Tím je především míněno, že se horizontální střední podélné roviny podélného nosníku a příčného nosníku rozprostírají na stejné výškové úrovni.

Tato ideální situace systému předního příčného nosníku motorového vozidla však většinou není dána tehdy, jestliže se jedná o motorové vozidlo, především osobní motorové vozidlo, jehož hmotnost činí 21 a více. V těchto případech jsou horizontální střední podélné roviny příčného nosníku a podélných nosníků navzájem vertikálně přesazeny a sice převážně tak, že střední podélná rovina příčného nosníku leží výše než střední podélné roviny podélných nosníků. Přivádějí-li se pak nárazové síly do systému příčného nosníku, jsou vertikálním přesazením středních podélných rovin dány ohybové momenty, které negativně působí na deformační oblast v čelním úseku motorového vozidla. Následkem toho se musí systém příčného nosníku k zachycování ohybových momentů zesílit, což se dosud mohlo docílit pouze poměrně nákladnými komplexními úpravami. S těmito provedeními je však spojeno nejen zvýšení hmotnosti, ale i vyšší výrobní náklady.

V této souvislosti je v rozsahu patentového spisu US 5 201 912 znám z kusů trubky sestávající deformační prvek mezi podélným nosníkem a příčným nosníkem motorového vozidla, vzhledem k jeho horizontální střední podélné rovině vertikálně přesazeným oproti horizontální střední podélné rovině podélného nosníku. Kusy trubky se rozprostírají příčně uvnitř příčného nosníku. Při nárazu se mají deformovat jak deformační prvky, opírající se na podélných nosnících, tak i příčný nosník, takže se nárazová energie přeměňuje v energii deformační.

Patentový spis US 5 785 367 zveřejňuje deformační prvek z čelní strany podélného nosníku. Tento deformační prvek však v podstatě sestává z příčného nosníku, přičemž je příčný nosník prostoupen podélným výztužným článkem ve tvaru „U“, který je snýtován se skříňovitým příčným nosníkem.

Patentový spis US 6 007 009 se zabývá tvarováním průřezu příčných nosníků a provedením cílených požadovaných míst zlomu, která mají v případě nárazu do vozidla zezadu rozvinout své působení.

- 1 CZ 296800 B6

Nakonec je z EP 0 546 352 AI známo, že svařované spoje patří ke klasickým metodám spojování v konstrukci automobilů.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je vycházejíc ze stavu techniky úkol, vytvořit deformační prvek mezi podélným nosníkem a příčným nosníkem, vzhledem k jeho horizontální střední podélné rovině vertikálně přesazeným oproti horizontální střední podélné rovině podélného nosníku, který je u variaío bilního přizpůsobení typu vozidla jednoduše vytvořen, vykazuje při snížené hmotnosti optimální deformační chování a může se vyrábět s nepatrnými náklady.

Tento úkol se řeší tím, že v úvodu uvedený deformační prvek sestává z v průřezu vícehranného, podélného dutého základního tělesa s větší výškou než šířkou a alespoň jednou výztužnou skoře15 pinou, která je v průřezu ve tvaru „U“ a která v podélném rozpětí základního tělesa volnými podélnými okraji svých ramen přesahuje základní těleso a těmito podélnými okraji je technikou svařování spojena se základním tělesem.

Centrální konstrukční částí takového deformačního prvku je v průřezu vícehranné podélné duté základní těleso s větší výškou než šířkou. Tomuto základnímu tělesu se pak v závislosti na typu vozidla cíleně přiřazuje alespoň jedna výztužná skořepina v průřezu ve tvaru „U“ tak, aby se optimálně zachycovaly ohybové momenty, vznikající přesazením horizontálních středních podélných rovin příčného nosníku a podélného nosníku ve vertikální střední podélné rovině. K tomu výztužná skořepina podélnými okraji svých ramen přesahuje základní těleso. Základní těleso a výztužná skořepina se spojují technikou svařování, přičemž k bezvadnému spojení stačí bodové svařování nebo i krátké podélné švy. Podélné okraje se speciálně svařují z vnější strany bočních stěn základního tělesa. Jak daleko ramena přesahují základní těleso se určuje vyžadovaným deformačním chováním. Základní těleso a/nebo výztužná skořepina mohou být taženy nebo vytvořeny z lisovaných částí. Je také možné i při velmi nevýhodných poměrech výšky a šířky docílit optimální deformační chování variací tloušťky plechu ve spojení popřípadě s materiálem (ocelový a/nebo hliníkový plech). Přitom se může především příčně probíhajícími můstky základního tělesa a výztužné skořepiny docílit toho, že se vertikálně se rozprostírající ramena základního tělesa a výztužné skořepiny nemohou zbortit a nemusí se uskutečňovat ani doplňkové náklady tvořením vroubků. Kolik přibližně výztužných skořepin se základnímu tělesu poschoďo35 vitě přiřadí, závisí na typu vozidla a na žádaném deformačním chování. V každém případě nejsou třeba doplňkové konzole nebo výztužné prvky k vyrovnávání výškového přesazení mezi příčným nosníkem a podélnými nosníky. Přesto vynález umožňuje bezvadně přeměňovat i velká množství nárazové energie do energie deformační, protože se deformační prvek opírá nejen na podélných nosnících, ale může se popřípadě doplňkově opírat například ještě na nápravnici. Výztužná sko40 řepina se může rozprostírat přesně paralelně se základním tělesem nebo také šikmo k němu. Dále je deformační chování ovlivnitelné rozdílnou výškou ramen výztužné skořepiny.

Konstrukce, vyhovující mnoha typům vozidel, spočívá ve znacích patentového nároku 2. Podle toho je základní těleso nahoře a dole přesahováno vždy alespoň jednou výztužnou skořepinou ve tvaru „U“. Tímto způsobem se jako výztuhy vytvářejí tři nad sebou ležící kanály s celkem čtyřmi příčnými můstky.

Šikmou polohou čelních stran deformačního prvku, přivrácených příčnému nosníku, podle znaků patentového nároku 3 se může realizovat ještě lepší přenos sil od příčného nosníku do deformač50 ního prvku. Základem je skutečnost, že se v případě nárazu nepůsobí na všechny oblasti čelních stran rovnoměrně, nýbrž že se deformuje nejdříve pouze rohová oblast sousedící s příčným nosníkem, dříve než vzadu ve směru k podélnému nosníku ležící oblasti. Přitom zkosení čelních stran přichází v úvahu jak ve vertikální, tak i horizontální rovině. Dále je možné kombinované využití obou provedení.

-2CZ 296800 B6

U provedení deformačního prvku ze základního tělesa a dvou dalších výztužných skořepin se pak v případě nárazu namáhá nejdříve například horní výztužná skořepina, pak základní těleso a nakonec dolní výztužná skořepina a tedy se vzrůstajícím odporem.

Základní těleso může být vytvořeno jednodílné z taženého obdélníkového dutého profilu. Může ale také být zhotoveno podle patentového nároku 4 dvěma skořepinami ve tvaru „U“, které jsou podélnými okraji svých protilehle nařízených ramen navzájem spojeny technikou svařování. V tomto případě je výhodné, jsou-li podélné okraje skořepiny přibližně o tloušťku plechu vtaženy směrem dovnitř, takže až na oblast přesahu podélných okrajů leží vnější plochy horní a dolní skořepiny vždy ve vertikální rovině.

Další výhodná forma provedení vynálezu je dána znaky patentového nároku 5. Podle toho je základní těleso vytvořeno dolní skořepinou ve tvaru „U“ a horní skořepinou ve tvaru lichoběžníku. Také přitom jsou podélné okraje protilehle nařízených ramen skořepin navzájem spojeny technikou svařování. Sklonem příčného můstku horní lichoběžníkové skořepiny se neomezuje opora vertikálních ramen. Dociluje se však doplňková výhoda, že při přiváděni síly do deformačního prvku dochází ještě rovnoměrněji k nárůstu odporu po délce deformačního prvku.

Nakonec je podle patentového nároku 6 možné, aby čelní strany základního tělesa, přivrácené příčnému nosníku, a každé výztužné skořepiny byly opatřeny krycí deskou. Provedením krycí desky přes celý přední průřez deformačního prvku je doplňkově zajištěno vylepšené přivádění síly z příčného nosníku do deformačního prvku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 ve schematickém zobrazení deformační prvek pro motorové vozidlo, obr. 2 deformační prvek podle obrázku 1 v bočním pohledu ve schematickém přiřazení k podélnému nosníku a k nápravnici motorového vozidla, obr. 3 ve zvětšeném zobrazení čelní pohled na deformační prvek podle obrázku 2 ve směru šipky ΠΙ, obr. 4 zobrazení odpovídající zobrazení podle obrázku 2 podle další formy provedení, obr. 5 pohled shora na deformační prvek podle třetí formy provedení a obr. 6 zobrazení odpovídající zobrazení podle obrázku 3 podle dvou dalších forem provedení.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích 1 až 3 je vztahovou značkou I označen deformační prvek, který se u motorového vozidla upravuje mezi podélným nosníkem struktury motorového vozidla a příčným nosníkem, aby se nárazová energie přeměňovala v energii deformační a tím se v takzvané oblasti nízkých rychlostí do 16 km/h chránila struktura motorového vozidla před poškozením.

Deformační prvek i se ukládá mezi podélným nosníkem 2 a příčným nosníkem 3, jejichž horizontální střední podélné roviny HMLE a HMLE1 (jak je zřejmé ze schématu z obrázku 3) jsou ve vertikálách vzájemně přesazeny. V přikladu provedení je horizontální střední podélná rovina HMLE1 příčného nosníku 3 výše než horizontální střední podélná rovina HMLE podélného nosníku 2.

-3CZ 296800 B6

Deformační prvek I zahrnuje v průřezu obdélníkové základní těleso 4 s vyšší výškou H než šířkou B (obrázek 3). Základní těleso 4 se skládá z dolní skořepiny 5 ve tvaru „U“ a z horní skořepiny 6 ve tvaru „U“, které jsou podélnými okraji 7, 8 svých přivrácených ramen 9, 10 bodovým svařováním navzájem spojeny. Je vidět, že podélné okraje 8 horní skořepiny 6 jsou o zhruba tloušťku stěny ramen 10 vtaženy směrem dovnitř, takže vnější strany 11 ramen 9 dolní skořepiny 5 a ramen 10 horní skořepiny 6 probíhají vždy ve stejných vertikálních rovinách.

Horní skořepina 6 základního tělesa 4 je přesahována podélnými okraji 12 ramen 13 výztužné skořepiny 14 ve tvaru „U“, která se rozprostírá v podélném směru základního tělesa 4. Podélné okraje 12 ramen 13 jsou bodovým svařováním spojeny s rameny 10 horní skořepiny 6. Můstek 15, spojující ramena 13 výztužné skořepiny 14, se rozprostírá paralelně s můstkem 16. spojujícím ramena 10 horní skořepiny 6.

Dolní skořepina 5 základního tělesa 4 je rovněž přesahována podélnými okraji 17 ramen 18 výztužné skořepiny 19 ve tvaru „U“ . Podélné okraje 17 jsou svařeny s rameny 9 dolní skořepiny

5. Také můstek 20. spojující ramena 9 dolní skořepiny 5, probíhá paralelně s můstkem 21, spojujícím ramena 18 dolní výztužné skořepiny 19.

Čelní oblast deformačního prvku i, ležící pod příčným nosníkem 3, je do značné míry uzavřena krycí deskou 22. Krycí deska 22 je svařena jak se základním tělesem 4, tak i s dolní výztužnou skořepinou 19.

Jak je dále vidět z obrázků 1 až 3, nachází se na čelní straně deformačního prvku 1, přivrácené podélnému nosníku 2, v oblasti výšky horní výztužné skořepiny 14, základního tělesa 4 a ramen

18 dolní výztužné skořepiny 19 deska 23, která je technikou svařování s těmito částmi spojena.

Deskou 23 se deformační prvek i spojuje s podélným nosníkem 2. Podélný nosník 2 je na obrázcích naznačen pouze schematicky.

Čelní strana dolní výztužné skořepiny 19. odvrácená od krycí desky 22 na straně příčného nos30 niku 3, je rovněž uzavřena krycí deskou 24. Tato je s výztužnou skořepinou 19 svařena. Krycí deskou 24 se deformační prvek 1 vedle podélného nosníku 2 opírá také na pouze schematicky naznačené nápravnici 25.

Na rozdíl od formy provedení podle obrázků 1 až 3 jsou u deformačního prvku la podle obrázku 4 jak čelní strany 26 základního tělesa 4a, odvrácené od podélného nosníku 2, tak i čelní strany 27, 28 výztužných skořepin 14a, 19a vytvořeny nakloněně. Tento náklon může být vytvořen rovnoměrně nebo jak je naznačeno čerchovanou čarou 29 také stupňovitě.

Jinak se forma provedení podle obrázku 4 shoduje s formou provedení podle obrázků 1 až 3, takže nebude znovu vysvětlována.

Na obrázku 5 je znázorněn pohled shora na deformační prvek lb, u kterého je čelní strana 30 základního tělesa 4b, přivrácená příčnému nosníku 3, vytvořena zkoseně směrem ke straně. Tato zkosená čelní strana 30 se může použít také u formy provedení podle obrázků 1 až 3 nebo u formy provedení podle obrázku 4.

Obrázek 6 znázorňuje zobrazení odpovídající zobrazeni obrázku 3, avšak především s rozdílem, že je u horní skořepiny 6a základního tělesa 4c horní můstek 16a vytvořen šikmo.

Dále je z obrázku 6 zřejmé, že se přitom krycí deska 22a, upravená ze strany příčného nosníku deformačního prvku lc, rozprostírá po celé výšce deformačního prvku lc. Tato krycí deska 22a může být přiřazena také formám provedení naznačených na obrázcích4 a 5.

-4CZ 296800 B6

Zobrazení podle obrázku 6 se shoduje se zobrazením podle obrázku 3, takže nebude znovu vysvětlováno.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

ίο 1. Deformační prvek mezi podélným nosníkem (2) a příčným nosníkem (3) motorového vozidla, vzhledem k jeho horizontální střední podélné rovině (HMLE1) vertikálně přesazeným oproti horizontální střední podélné rovině (HMLE) podélného nosníku (2), vyznačující se tím, že sestává z v průřezu vícehranného, podélného dutého základního tělesa (4, 4a, 4b, 4c) s větší výškou (H) než šířkou (B) a alespoň jednou výztužnou skořepinou (14, 19, 14a, 19a), která

15 je v průřezu ve tvaru „U“ a která v podélném rozpětí základního tělesa (4, 4a, 4b, 4c) volnými podélnými okraji (12, 17) svých ramen (13, 18) přesahuje základní těleso (4, 4a, 4b, 4c) a těmito podélnými okraji (12,17) je technikou svařování spojena se základním tělesem (4, 4a, 4b, 4c).
2. Deformační prvek podle patentového nároku 1, vyznačující se tím, že základní

20 těleso (4,4a, 4b, 4c) je nahoře a dole přesahováno alespoň jednou výztužnou skořepinou (14, 19,

14a, 19a) ve tvaru „U“.
3. Deformační prvek podle patentového nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že základní těleso (4a, 4b) a výztužné skořepiny (14, 19, 14a, 19a) jsou vzhledem k čelním stranám

25 (26, 27, 28, 30), přivráceným příčnému nosníku (3), vytvořeny šikmo.
4. Deformační prvek podle některého z patentových nároků 1 až 3, vyznačující se t í m, že základní těleso (4,4a, 4b) je tvořeno dvěma skořepinami (5, 6) ve tvaru „U“, které jsou podélnými okraji (7, 8) svých protilehle nařízených ramen (9, 10) navzájem spojeny technikou

30 svařování.
5. Deformační prvek podle některého z patentových nároků 1 až 3, vyznačující se t í m, že základní těleso (4c) je tvořeno dolní skořepinou (5) ve tvaru „U“ a horní lichoběžníkovou skořepinou (6a), které jsou podélnými okraji (7, 8) svých protichůdně nařízených ramen (9,

35 10) navzájem spojeny technikou svařování.
6. Deformační prvek podle některého z patentových nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že čelní strany (26-28, 30) základního tělesa (4a-c), přivrácené příčnému nosníku (3), a/nebo každé výztužné skořepiny (14,19, 14a, 19a) jsou opatřeny krycí deskou (22, 22a).

4 výkresy