UA126839C2 - Балка бампера, яка має сталеве посилення - Google Patents

Abstract

Поперечний елемент (1) балки бампера, який містить: зовнішню балку (2) з основною частиною (3) балки, яка має верхню стінку (12) балки, нижню стінку (14) балки й передню стінку (16) балки, які разом обмежують внутрішній простір (17) балки, відкритий у зворотному напрямку; посилюючий елемент (4), який визначає посилену область (24) зовнішньої балки (2), розташовану усередині частини зазначеного внутрішнього простору (17) балки і який має поперечний переріз, що обмежує об'єм (25) внутрішнього посилення, відкритий у задньому напрямку; закриваючу пластину (6), яка закриває щонайменше частину внутрішнього простору (17) балки, причому поперечний переріз посилюючого елемента (4) має форму, яка не узгоджується з формою зовнішньої балки (2) у посиленій області (24).

Description

Винахід відноситься до поперечного елемента балки бампера автомобіля. Винахід також відноситься до способу виготовлення такого поперечного елемента.

Поперечний елемент балки бампера розташований з передньої й/(або задньої сторони автомобіля й, загалом, прикріплений до обладнання "краш-бокс" найчастіше за допомогою болтового з'єднання. Саме обладнання "краш-бокс" установлене на конструкції автомобіля. У випадку переднього або заднього зіткнення поперечний елемент є першим механічним елементом автомобіля, який приходить у контакт із перешкодою. У випадку високошвидкісного зіткнення поперечний елемент має функцію передачі навантаження системі керування зіткненням автомобіля. У випадку низькошвидкісного зіткнення обладнання "краш-бокс", на яких змонтований поперечний елемент, має функцію поглинання енергії зіткнення, у той же час захищаючи іншу частину конструкції автомобіля. У всіх випадках передбачається, що поперечний елемент деформується без утворення тріщин під час зіткнення.

Таким чином, поперечний елемент балки бампера повинен бути досить міцним, щоб передавати навантаження від зіткнення системі керування зіткненням автомобіля, у той же час він має бути достатньо пластичним в точці удару, щоб деформуватися без утворення тріщин.

Для забезпечення належної поведінки поперечного елемента під час зіткнення, офіційні організації розробили кілька стандартизованих випробувань. Наприклад, Міжнародна організація з авторемонту (КСАК) розробила методику випробування бампера й випробування конструкції при низькошвидкісному зіткненні. Поперечний елемент також задіяний в інших випробуваннях, які відносяться до автомобіля в цілому, наприклад, у випробуванні на "повне фронтальне зіткнення із твердим бар'єром на швидкості 50 км/год.», розроблене згідно Еиго

МСАР (Європейська програма оцінки нових автомобілів) та інститутом ІІНЗ (Страховий інститут безпеки дорожнього руху), також відомому як випробування на удар при повному фронтальному зіткненні.

Крім того, виробники автомобілів також розробляють власні методи випробувань для подальшого поліпшення оцінки поперечного елемента. Такі випробування не є стандартизованими й не доступні для загального ознайомлення. Однак відомо, що багато виробників автомобілів розробили випробування, відоме як випробування на удар об стовп, у якому автомобіль стикається на низькій швидкості, наприклад, приблизно 10 км/год., із твердим

Зо стовпом, який припадає на середину ширини автомобіля. Таке випробування призначене для імітації незначних ударів при маневруванні автомобіля на низькій швидкості.

Під час такого випробування центральна частина поперечного елемента повинна мати достатню пластичність у місці удару, щоб деформуватися без утворення тріщин під дією сильно зосередженого навантаження, яке передається стовпом під час удару. З іншого боку, з урахуванням, наприклад, випробування на удар при повному фронтальному зіткненні поперечний елемент по всій ширині повинен мати достатню механічну міцність, щоб не руйнуватися під дією дуже сильного навантаження, яке виникає при зіткненні з перешкодою, і передавати енергію удару системі контролю руйнування автомобіля.

З попереднього рівня техніки відомо, що при проектуванні форми поперечного елемента в ній забезпечують наявність однієї або кількох борозенок, призначених для збільшення опору поперечного елемента стискаючим навантаженням при зіткненні, завдяки затримці початку жолоблення.

З попереднього рівня техніки також відомо про виготовлення такого поперечного елемента з використанням, щонайменше, зовнішньої балки й посилюючого елемента, що вставляється усередину центральної частини зовнішньої балки, причому зазначений посилюючий елемент має поперечний переріз, форма якого, власне, узгоджується з формою зовнішньої балки.

Посилюючий елемент призначений для збільшення здатності до поглинання енергії буферної балки в центральній частині, яка є областю, що зазнає впливу найбільших навантажень, наприклад, у випадку випробування на удар об стовп.

Однак наявність узгодженої форми поперечного перерізу між зовнішньою балкою й посилюючим елементом обумовлює обмеження при проектуванні форми внутрішнього посилення, ускладнює процес виготовлення зовнішньої балки й посилюючого елемента, а також ускладнює процес монтажу зазначеної зовнішньої балки й зазначеного внутрішнього посилення.

Фактично, оскільки форма посилення узгоджується з формою зовнішньої балки, монтаж обох деталей вимагає дуже точних геометричних допусків зазначених деталей, оскільки обидві деталі повинні приходити в контакт на великій області поверхні. Відомо, що при виготовленні таких деталей з використанням, наприклад, прогресивної сталі підвищеної міцності, складно витримати дуже чіткі геометричні допуски внаслідок пружного пружинення. Отже, для досягнення необхідної геометричної точності, процес виготовлення таких деталей вимагає бо виконання спеціальних етапів, що є економічно неефективними і займає багато часу. Етап складання також вимагає спеціальних запобіжний заходів, наприклад, дуже міцного затискання обох деталей разом одна з одною. Крім того, форма посилюючого елемента не оптимізована з погляду здатності до поглинання енергії.

Одне із завдань винаходу полягає в усуненні цих обмежень, шляхом створення запропонованого винаходом поперечного елемента балки бампера, оптимізованого з погляду поглинання енергії та який би не вимагав спеціальних запобіжний заходів на етапі виробництва.

З цією метою винахід відноситься до поперечного елемента балки бампера автомобіля, який включає: - зовнішню балку, яка проходить у поперечному напрямку, де основна частина балки має верхню стінку балки, нижню стінку балки й передню стінку балки, що з'єднує верхню стінку балки й нижню стінку балки, причому зазначені верхня стінка балки, нижня стінка балки й передня стінка балки разом обмежують внутрішній простір балки, відкритий у зворотному напрямку, протилежному до передньої стінки балки; - посилюючий елемент, який визначає посилену область зовнішньої балки, розташовану усередині частини зазначеного внутрішнього простору балки, і який має поперечний переріз, який обмежує об'єм внутрішнього посилення, відкритий у задньому напрямку; - закриваючу пластину, яка закриває щонайменше частину внутрішнього простору балки, причому поперечний переріз посилюючого елемента має форму, яка не узгоджується з формою зовнішньої балки в посиленій області, при цьому посилюючий елемент має щонайменше верхню посилюючу стінку, пов'язану з першою проміжною посилюючою стінкою, верхньою з'єднувальною стінкою, причому зазначена перша проміжна посилююча стінка з'єднана із другою проміжною посилюючою стінкою, центральною з'єднувальною стінкою, причому зазначена друга проміжна посилююча стінка пов'язана з нижньою посилюючою стінкою, нижньою з'єднувальною стінкою, причому зазначені верхня й нижня з'єднувальні стінки обернені до передньої стінки зовнішньої балки, і зазначена центральна з'єднувальна стінка обернена до відкритої сторони зовнішньої балки.

Оскільки поперечні перерізи зовнішньої балки й посилюючого елемента мають різні форми й не узгоджуються один з одним в області посилення, можна проектувати їх окремо з урахуванням спеціальних вимог до кожної частини. Зокрема, можна проектувати посилюючий

Зо елемент, який має М-подібний поперечний переріз, відкритий в задньому напрямку, який є оптимізованою формою для кращого поглинання енергії під час зіткнення й оптимізації виробничих витрат при виготовленні посилюючого елемента. Крім того, необов'язково вживати дорогих заходів для витримування дуже точних геометричних допусків між зовнішньою балкою й посилюючим елементом і для складання цих деталей одна з одною.

Відповідно до інших додаткових особливостей запропонованого винаходом поперечного елемента, розглянутих окремо або в будь-яких можливих технічних комбінаціях: - закриваюча пластина повністю закриває об'єм внутрішнього посилення; - ширина посиленої області в поперечному напрямку менша від ширини зовнішньої балки в зазначеному поперечному напрямку; - ширина посиленої області в поперечному напрямку становить 30 - 80 95 ширини основної частини зовнішньої балки в зазначеному поперечному напрямку; - ширина закриваючої пластини в поперечному напрямку становить 50 - 100 956 ширини основної частини зовнішньої балки в зазначеному поперечному напрямку; - посилюючий елемент містить щонайменше одну з посилюючих стінок, яка утворює кут 75 - 1052 з передньою стінкою зовнішньої балки; - щонайменше центральна з'єднувальна стінка упирається в закриваючу пластину; - зазначені центральна з'єднувальна стінка й закриваюча стінка прикріплені одна до одної; - посилюючий елемент має постійний поперечний переріз у поперечному напрямку; - зовнішня балка містить верхню полку балки й нижню полку балки, причому зазначені полки балки проходять із кожної сторони верхньої стінки й нижньої стінки зазначеної зовнішньої балки, посилюючий елемент має верхню посилюючу полку й нижню посилюючу полку, причому зазначені посилюючі полки прикріплені до зазначених полок балки в посиленій області; - закриваюча пластина прикріплена до посилюючих полок і до полок балки в посиленій області й прикріплена до зазначених полок балки тільки зовні посиленої області; - закриваюча пластина містить щонайменше один отвір зовні посиленої області й не містить отворів усередині зазначеної посиленої області; - зовнішня балка є гарячештампованим сталевим листом; - зовнішня балка є гарячештампованою, звареною за викрійкою заготовкою, що містить центральну частину балки й дві бічні частини балки, які проходять із кожної сторони зазначеної 60 центральної частини балки в поперечному напрямку, причому ширина центральної частини балки в поперечному напрямку дорівнює або є більшою від ширини посиленої області в зазначеному поперечному напрямку; - центральна частина балки має більш високу пластичність під час удару при зіткненні, ніж бічні частини балки; - центральна частина балки має пластичність під час удару при зіткненні щонайменше 0,6 і максимальний кут вигину щонайменше 752; - зовнішня балка має межу міцності на розрив щонайменше 950 МПа; - посилюючий елемент має межу міцності на розрив щонайменше 500 МПа; і - закриваюча пластина має межу міцності на розрив щонайменше 500 МПа.

Винахід також відноситься до способу виготовлення описаного вище поперечного елемента, який включає етапи, на яких: - забезпечують наявність зовнішньої балки; - забезпечують наявність посилюючого елемента; - забезпечують наявність закриваючої пластини; - прикріплюють посилюючий елемент до зовнішньої балки в посиленій області зазначеної зовнішньої балки; - прикріплюють закриваючу пластину до посилюючого елемента й до зовнішньої балки в посиленій області.

Відповідно до інших додаткових особливостей запропонованого винаходом способу, розглянутих окремо або в будь-яких можливих технічних комбінаціях: - закриваючу пластину додатково прикріпляють тільки до зовнішньої балки зовні посиленої області; - зовнішню балку виготовляють гарячим штампуванням зі сталевого листа; - зовнішню балку виготовляють гарячим штампуванням зі звареної за викрійкою заготовки або прокатаної у розмірах заготовки, яка має центральну частину заготовки й дві бічні частини заготовки, які проходять із кожної сторони зазначеної центральної частини заготовки в поперечному напрямку; і - посилюючий елемент формують за допомогою роликового профілювання сталевої заготовки.

Зо Інші особливості й переваги винаходу стануть зрозумілим з наведеного далі опису, представленого як приклад з посиланнями на креслення.

На Фіг. 1 показаний запропонований одним із варіантів реалізації винаходу поперечний елемент, загальний вигляд у перспективі спереду; на Фіг. 2 - поперечний елемент на Фіг. 1, загальний вигляд у перспективі ззаду; на Фіг. З - центральна частина поперечного елемента із Фіг. 1, вигляд ззаду; на Фіг. 4 - вигляд у розрізі по площині ІМ-ІМ на Фіг. 1; на Фіг. 5 - заготовка для формування зовнішньої балки поперечного елемента згідно з варіантом реалізації винаходу, вигляд спереду.

У наведеному далі описі поняття "верхній", "нижній", "передній", "задній", "поперечний" і "поздовжній" визначаються згідно із загальноприйнятими напрямками зібраного автомобіля.

Зокрема, поняття "верхній" і "нижній" визначаються згідно з напрямком по висоті автомобіля, поняття "передній", "задній" ії "поздовжній" визначаються згідно з напрямком уперед/назад автомобіля, і поняття "поперечний" визначається згідно із шириною автомобіля. Поняття "практично паралельне" або "практично перпендикулярне" означають напрямок, який може відхилятися від паралельного або перпендикулярного напрямку не більше ніж на 1552.

Зокрема, поняття "деформація при руйнуванні", також відоме як "пластичність при ударі під час зіткнення", і поняття "критичний кут вигину", також відоме як "максимальний кут вигину", відносяться до критерію деформації при руйнуванні й критерію критичного кута вигину, описаних у статті "Методології оцінки руйнування при моделюванні аварії: критерії деформації та їх класифікація" (Паскаль Дитч та ін., журнал "МегаПигадіса! Кезеагсп Тесппоїоду", т. 114, Мо 6, 2017). Критичний кут вигину (також відомий як максимальний кут вигину) визначає кут, при якому виявляються перші тріщини на зовнішній поверхні зразка, який був деформований згідно з уніфікованим стандартом МОА-238-100. Деформація при руйнуванні (також відома як пластичність при ударі під час зіткнення) є відповідною еквівалентною деформацією всередині матеріалу в місці деформації, при досягненні критичного кута вигину.

Далі з посиланням на Фіг. 1 і 2 наведений опис поперечного елемента 1 балки бампера автомобіля. Поперечний елемент 1 має зовнішню балку 2 елемент, посилюючий елемент 4 і закриваючу пластину 6. Поперечний елемент, загалом, прикріплений до іншої частини автомобіля з кожної сторони зовнішньої балки 2, наприклад, за допомогою набору із двох бо пристосувань "краш-бокс" (не показані на кресленнях). Під час фронтального зіткнення за наявності переднього поперечного елемента 1 або під час заднього зіткнення за наявності заднього поперечного елемента 1 зазначений поперечний елемент 1 зазнає впливу стискаючої ударної сили Е, як показано на Фіг. 1, 2 і 4.

Зовнішня балка 2 проходить у поперечному напрямку й має основну частину З балки й дві кінцеві частини 5 балки, які проходять із кожної сторони основної частини З балки в поперечному напрямку. Форма зовнішньої балки 2 у зазначених кінцевих частинах 5 балки може бути плоскою або будь-якої іншої форми, придатної для монтажу поперечного елемента 1 до решти частини кузова автомобіля й, зокрема, до пристосувань "краш-бокс". Основна частина З балки призначена для поглинання енергії стискаючої ударної сили Е і протидії проникненню в автомобіль за допомогою передачі зазначеної стискаючої ударної сили Е системі контролю удару при зіткненні автомобіля. Основна частина З балки має верхню стінку 12 балки й нижню стінку 14 балки, які, власне, є перпендикулярними до напрямку висоти автомобіля, і передню стінку 16 балки, яка з'єднує зазначені верхню й нижню стінки 12 і 14 балки та є, власне, перпендикулярною до зазначених верхньої й нижньої стінок 12 і 14 балки. Коли поперечний елемент 1 установлений на автомобілі, верхня й нижня стінки 12, 14 балки, наприклад займають, власне, горизонтальне положення. Відповідно до одного з варіантів реалізації, верхня й нижня стінки балки проходять у різнобіжних напрямках від передньої стінки 16 балки в напрямку до задньої сторони поперечного елемента 1.

Верхня стінка 12 балки, нижня стінка 14 балки та передня стінка 16 балки разом обмежують внутрішній простір 17 балки, обернений у зворотному напрямку, протилежному до передньої стінки 16 балки. У випадку переднього поперечного елемента зворотний напрямок орієнтований до задньої сторони автомобіля, а у випадку заднього поперечного елемента зворотний напрямок орієнтований до передньої сторони автомобіля.

Зовнішня балка 2, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, має мінімальну межа міцності на розрив 950 МПа, щоб витримувати високі напруги під час зіткнення.

Відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, показаному на Фіг. 1 - 3, основна частина балки також має центральну частину 8 балки й дві бічні частини 10 балки, які проходять уздовж кожної сторони центральної частини 8 балки в поперечному напрямку, причому зазначена центральна частина 8 балки має більш високу пластичність при ударі під час

Зо зіткнення, ніж зазначені бічні частини 10 балки. У цьому варіанті виконання центральна частина 8 балки під час випробування на удар об стовп, бажано витримує дуже високу концентрацію напруг у центрі поперечного елемента 1 за рахунок деформування без утворення тріщин, завдяки своєї високої пластичності при ударі під час зіткнення, у той час як бічні частини 10 балки протидіють деформуванню, тим самим забезпечуючи механічну міцність поперечного елемента під час такого випробування на удар об стовп або під час випробування на високошвидкісний удар.

Зовнішня балка 2, відповідно до одного 3 варіантів реалізації, виконана з гарячештампованої, звареної за викрійкою заготовки.

Зовнішня балка 2, наприклад, є сталевою деталлю, виготовленою шляхом загартовування під пресом. Зокрема, центральна частина 8 балки, наприклад, виготовлена із загартованої під пресом сталі зі вмістом вуглецю 0,06 - 0,1 Фо мас. і вмістом марганцю 1,4 - 1,9 95 мас. Зокрема, сталь, з якої виготовлена центральна частина 8 балки, також може містити як легуючі елементи

М, Ті, В. Центральна частина 8 балки, наприклад, виготовлена зі сталі Юисіїрог 1000Ф), яка має пластичність при ударі під час зіткнення, щонайменше, 0,5, максимальний кут вигину, щонайменше, 757, межу міцності на розрив вище 1000 МПа й границю текучості 700 - 950 МПа.

Кожна бічна частина 10 балки, наприклад, виконана із загартованої під пресом сталі, яка має межу міцності на розрив більше 1300 МПа. Відповідно до варіанта реалізації, сталь, з якої виготовлені бічні частини 10 балки, містить, наприклад, в 95 мас.: 020956: :0,2595,1,1 95 х

Мп: 1,495,0,15 905 х 5іх 0,35 95, Ст х 0,30 Уо, 0,020 90 х Ті х 0,060 9, 0,020 Фо х АІ х 0,060 905, 5 х

БО 0,005 95, Р х 0,025 95, 0,002 95 х В х 0,004 95, решту складає залізо та домішки, яких не уникнути при переробці. При такому діапазоні складу сталі, міцність на розрив бічних частин 10 балки після загартування під пресом становить 1300 - 1650 МПа.

Згідно з іншим варіантом реалізації сталь, з якої виготовлені бічні частини 10 балки, містить, наприклад, в 9о мас.: 0,24 95 хх С. х 0,38 95, 0,40 96 х Мп их 3 95,0,10 906 х 5іх 0,70 90, 0,015 90 х А х 0,07095, Сг х 295, 0025595 х Мі х 295, 0,015965 х Ті х 0,10 95, МО х 0,060 95, 0000595 хх В « 0,0040 Фо, 0,003 95 х М х 0,010 95, 5 х 0,005 90, Р х 0,025 95, 95, решту складає залізо та домішки, яких не уникнути при переробці. При такому діапазоні складу сталі, міцність на розрив бічних частин 10 балки після загартування під пресом становить вище 1800 МПа.

Наприклад, бічні частини 10 балки виконані зі сталі Овірог 15002 або Овірог 200029,

Відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації показаного на Фіг. 1 - 4, основна частина З зовнішньої балки 2 також має верхню полку 20 балки, яка проходить у поперечному напрямку уздовж заднього краю верхньої стінки 12 балки, і нижню полку 22 балки, яка проходить у поперечному напрямку уздовж заднього краю нижньої стінки 14 балки. Задні краї верхньої й нижньої стінок 12, 14 балки проходять протилежно до передньої стінки 16 балки у зворотному напрямку. Такі верхня й нижня полки 20 ії 22 балки можуть бути перевагою, яка полягає в тому, що вони дозволяють монтувати різні частин поперечного елемента 1, як буде докладно описане далі.

Відповідно до іншого конкретного варіанта реалізації, показаного на Фіг. 1, передня стінка 16 балки містить борозенки 18, які проходять у поперечному напрямку, щонайменше, по частині ширини зовнішньої балки 2 і розташовані одна над іншою в напрямку по висоті. Зазначені борозенки 18 можуть створювати перевагу, яка полягає в тому, що вони збільшують опір зовнішньої балки 2 під дією стискаючого навантаження, завдяки затримці початку жолоблення, оскільки їх геометрія містить елементи, які, власне, є паралельними до стискаючої ударної сили

Е під час удару при зіткненні.

Посилюючий елемент 4, показаний на Фіг. 1 - 4, проходить усередині частини внутрішнього простору 17 балки, визначаючи посилену область 24 зовнішньої балки 2 і визначаючи об'єм 25 внутрішнього посилення, розміщеного усередині внутрішнього простору 17 балки й оберненого у напрямку назад. Посилюючий елемент 4 є окремою частиною відносно зовнішньої балки 2 і прикріплений до зазначеної зовнішньої балки 2 у посиленій області 24.

Посилена область 24 відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації проходить щонайменше частково в центральній частині 8 зовнішньої балки 2. Перевагою цього є те, що посилюючий елемент 4 збільшує кількість енергії, яка поглинається в посиленій області 24, розташованій в центральній частині 8 зовнішньої балки 2, яка є тією частиною, яка зазнає впливу найбільших за величиною напруг під час випробування на удар об стовп. Відповідно до іншого конкретного варіанта реалізації, у якому центральна частина 8 балки має більш високу пластичність при ударі під час зіткнення, ніж зазначені бічні частини 10 балки, тим самим перешкоджаючи утворенню тріщин під час низькошвидкісних ударів у центрі поперечного елемента 1, але знижуючи при цьому механічну міцність зазначеної центральної частини 8,

Зо посилюючий елемент 4 також збільшує механічну міцність посиленої області 24 під час високошвидкісного зіткнення, наприклад, під час випробування на удар при повному фронтальному зіткненні.

Посилена область 24, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, має меншу ширину в поперечному напрямку, ніж ширина зовнішньої балки 2. Ширина посиленої області 24, відповідно до іншого конкретного варіанта реалізації, становить 30 - 80 96 ширини основної частини З зовнішньої балки 2. Наприклад, ширина посиленої області 24, власне, дорівнює ширині центральної частини 8 балки і місце розташування посиленої області 24 збігається із центральною частиною 8 балки. Мінімальна ширина посиленої області 24 визначається необхідністю ефективної дії посилюючого елемента 4 при поглинанні енергії в центрі поперечного елемента 1 під час удару при зіткненні. З іншого боку, максимальна ширина посилюючого елемента 4 визначається необхідністю мінімізації кількості використаного матеріалу для мінімізації виробничих витрат і мінімізації ваги поперечного елемента 1. Перетин посилюючого елемента 4 у площині, в якій лежить напрямок по висоті й поздовжній напрямок, має форму, яка відрізняється від форми зовнішньої балки 2 у посиленій області 24 ї не узгоджується із цією формою, як показано на Фіг. 4. Переважно це означає, що перетин посилюючого елемента може бути оптимізованим для поглинання максимально можливої кількості енергії під час удару при зіткненні незалежно від форми зовнішньої балки 2. Зокрема, коли зовнішня балка 2 містить борозенки 18, форма посилюючого елемента 4 може бути незалежною від форми зазначених борозенок 18.

Посилюючий елемент 4 містить щонайменше чотири посилюючі стінки 27, щонайменше одна з яких утворює кут 75 - 1052 з передньою стінкою 16 зовнішньої балки 2. Наприклад, одна з посилюючих стінок 27 утворює кут 902 із загальним напрямком передньої стінки 16 балки. Усі посилюючі стінки відповідно до винаходу утворюють кут 75 - 1052 з передньою стінкою 16 зовнішньої балки 2. Посилюючі стінки 27 розташовані з можливістю деформування у випадку удару об зовнішню балку 2, що сприяє збільшенню енергії, яка поглинається під час зіткнення, завдяки орієнтації посилюючих стінок 27, які, власне, є паралельними до орієнтації стискаючої ударної сили Е. Для забезпечення оптимального поглинання енергії на місці розташування посилюючих стінок 27 у частині об'єму 25 внутрішнього посилення посилюючі стінки 27 мають довжину І у напрямку, паралельному до орієнтації стискаючої ударної сили Е, причому 60 зазначена довжина є максимально близькою до відстані 4 між передньою стінкою 16 балки й заднім краєм зазначеної частини об'єму 25 внутрішнього посилення в зазначеному напрямку, як показано на Фіг. 4. Довжина посилюючих стінок 27, наприклад, становить 50 - 100 95 відстані а між передньою стінкою 16 балки й заднім краєм частини об'єму 25 внутрішнього посилення, у якому проходять вказані посилюючі стінки 27. Слід зазначити, що приймаючи до розрахунків геометричні допуски, які відносяться до процесу виготовлення деталей, бажано слід виконати в конструкції деталей мінімальний зазор щонайменше в 1 мм між відстанню а і довжиною | так, щоб відстань 4 було щонайменше більша від довжини І на зібраному автомобілі. Фактично, якщо відстань 4 і довжина І спроектовані так, що вони будуть в точності рівні, існує ризик, що через різнобій у процесі виготовлення, розрахункова довжина І посилюючих стінок 27 виготовленого посилюючого елемента 4 фактично буде більшою, ніж розрахункова відстань й між передньою стінкою 16 і заднім краєм об'єму 25 внутрішнього посилення виготовленої зовнішньої балки 2, і в цьому випадку буде неможливо вставити посилюючий елемент 4 усередину об'єму 25 внутрішнього посилення. Як показано на Фіг. 4 посилюючий елемент 4 містить кілька посилюючих стінок 26, 28, 32 і 36 та, зокрема, щонайменше верхню посилюючу стінку 26, пов'язану з першою проміжною посилюючою стінкою 28 верхньою з'єднувальною стінкою 30, причому зазначена перша проміжна посилююча стінка 28 з'єднана із другою проміжною посилюючою стінкою 32 центральною з'єднувальною стінкою 34, і зазначена друга проміжна посилююча стінка 32 пов'язана з нижньою посилюючою стінкою 36 нижньою з'єднувальною стінкою 38, причому зазначені верхня й нижня з'єднувальні стінки 30, 38 обернені до передньої стінки 16 зовнішньої балки 2, і зазначена центральна з'єднувальна стінка 34 обернена до задньої сторони зазначеної зовнішньої балки 2 напроти передньої стінки 16 балки.

Інакше кажучи посилюючий елемент 4 має М-подібний поперечний переріз, відкритий в напрямку назад. Перевага полягає в тому, що такий посилюючий елемент 4 містить щонайменше чотири посилюючі стінки 26, 28, 32, 36, які власне паралельні одна до одної та до стискаючої ударної сили КЕ. Слід зазначити, що чим більшою є кількість посилюючих стінок 26, 28, 32, 36, тим більше буде поглинатися енергії у випадку удару при зіткненні. Слід розуміти, що коли посилюючий елемент 4 має більше чотирьох посилюючих стінок, то цей посилюючий елемент 4 також має стільки проміжних посилюючих стінок, обернених до передньої стінки 16 балки, і стільки центральних посилюючих стінок 34, обернених до заднього кінця посиленої області 24, скільки необхідно для з'єднання посилюючих стінок одна з одною. Усі посилюючі стінки можуть мати однакову довжину І у напрямку, паралельному до стискаючої ударної сили

Е. Згідно з одним з варіантів реалізації, посилюючі стінки мають різні довжини Іі, підібрані таким чином, щоб вони були максимально близькими до відстані 4 між передньою стінкою 16 балки й заднім краєм частин об'єму 25 внутрішнього посилення, у якому проходять зазначені посилюючі стінки. Коли поперечний елемент 1 установлений на автомобіль, посилюючі стінки, наприклад, проходять, власне, у горизонтальних площинах.

Посилюючий елемент 4, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, має постійний перетин, який проходить у поперечному напрямку. Це має ту перевагу, що дозволяє виготовляти посилюючий елемент 4, використовуючи дуже продуктивний і рентабельний процес, як буде докладно описано далі.

Посилюючий елемент 4, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, містить верхню полку 40, яка проходить у поперечному напрямку уздовж заднього краю верхньої посилюючої стінки 26, і нижню полку 42, яка проходить у поперечному напрямку уздовж заднього краю нижньої посилюючої стінки 36. Задні краї верхньої й нижньої посилюючих стінок 26, 36 проходять протилежно до передньої стінки 16 балки у зворотному напрямку. Є перевагою коли такі верхня й нижня посилюючі полки 40 і 42 можуть служити для монтажу різних частин поперечного елемента 1, як докладно описане далі.

Той факт, що посилюючий елемент 4 має М-подібний поперечний переріз, відкритий в задньому напрямку, забезпечує наявність чотирьох посилюючих стінок, що гарантує максимальне поглинання енергії під час зіткнення, і дозволяє прикріпити посилюючий елемент до зовнішньої балки за допомогою прикріплення верхньої й нижньої посилюючих полок, які проходять уздовж заднього краю верхньої й нижньої посилюючих стінок до зовнішніх полок балки, як буде описано далі.

Посилюючий елемент 4, відповідно до ще одного конкретного варіанта реалізації, має межу міцності на розрив, щонайменше, 500 МПа. Для ефективного поглинання енергії під час зіткнення, бажано посилюючий елемент має високу міцність.

Закриваюча пластина 6, показана на Фіг. 2, З і 4, прикріплена, щонайменше, до зовнішньої балки 2. Закриваюча пластина б має ширину в поперечному напрямку, яка щонайменше дорівнює ширині посиленої області 24. Під час удару при зіткненні в результаті прикладання 60 стискаючої ударної сили Е до передньої стінки 16 балки зовнішня балка 2 має тенденцію розкриватися в напрямку по висоті, інакше кажучи, стискаюча ударна сила Е діє так, що вона збільшує кут між верхньою стінкою 12 балки й передньою стінкою 16 балки й збільшує кут між нижньою стінкою 14 балки й передньою стінкою 16 балки. Інакше кажучи, у випадку удару верхня й нижня стінки 12 і 14 мають тенденцію переміщатися одна від одної в різних напрямках.

Таке розкривання зовнішньої балки 2 має ефект зменшення кількості енергії, що поглинається поперечним елементом 1, оскільки верхня й нижня стінки 12 і 14 відхиляються від напрямку стискаючої ударної сили Е замість того, щоб залишатися паралельними до зазначеної стискаючої ударної силі Е. Інакше кажучи, енергія, яка поглинається в результаті переміщення зовнішньої балки з випрямленням під дією стискаючої ударної сили РЕ, коли зазначена стискаюча ударна сила Є розкриває зовнішню балку 2, є набагато меншою ніж енергія, яка поглинається в результаті протидії нижньої та верхньої стінок 12 їі 14 зазначеній стискаючій ударній силі Е, коли зазначені стінки 12 і 14 залишаються, власне, паралельними до стискаючої ударної сили Е під час удару при зіткненні. Бажано, закриваюча пластина 6, яка прикріплена до зовнішньої балки 2, протидіє цьому ефекту розкривання, який створюється стискаючою ударною силою Р, і забезпечує те, що верхня й нижня стінки 12 і 14 залишаються, власне, паралельними до стискаючої ударної сили Е під час удару при зіткненні. Ширина закриваючої пластини б у поперечному напрямку, згідно з варіантом реалізації, становить 50 - 100 95 ширини основної частини З зовнішньої балки 2 у зазначеному поперечному напрямку для забезпечення, щонайменше, достатньої поверхні кріплення між закриваючою пластиною 6 і зовнішньою балкою 2.

Закриваюча пластина 6, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, повністю закриває посилену область 24. Інакше кажучи, закриваюча пластина 6 закриває внутрішній простір 17 балки у зворотному напрямку в щонайменше посиленій області 24 і не має отворів у зазначеній посиленій області. У цьому випадку під час удару при зіткненні посилюючий елемент 4 буде виштовхуватися до закриваючої пластини б, врешті стикаючись із закриваючою пластиною б, якщо стискаюча ударна сила ЕЕ є досить високою. Бажано, контакт між посилюючим елементом 4 і закриваючою пластиною б та наступне зминання посилюючого елемента 4 на закриваючій пластині 6 збільшує величину енергії, яка поглинається поперечним елементом 1.

Посилюючий елемент 4, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, упирається в закриваючу пластину 6 на, щонайменше, частині однієї центральної з'єднувальної стінки 34 посилюючого елемента 4, перш ніж поперечний елемент зазнає впливу стискаючої ударної сили Е. Фактично, це належним чином викликає на початку зіткнення вищеописаний ефект зминання посилюючого елемента 4 на закриваючій пластині б і, отже, додатково збільшує величину енергії, що поглинається поперечним елементом 1 під час удару при зіткненні.

Відповідно до одного з варіантів реалізації, якщо посилюючий елемент 4 містить більше однієї центральної з'єднувальної стінки 34, то посилюючий елемент 4 може упиратися в закриваючу пластину 6 на, щонайменше, частині однієї або кількох зазначених центральних з'єднувальних стінок 34.

Посилюючий елемент 4 і закриваюча пластина б, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, прикріплені одна до одної на, щонайменше, частині однієї центральної з'єднувальної стінки 34 посилюючого елемента 4. Посилюючий елемент 4 і закриваюча пластина 6 можуть бути прикріплені одна до одної за допомогою зварювання або за допомогою болтів або будь-яких інших придатних засобів кріплення. Є перевагою, що якщо закриваюча пластина б і посилюючий елемент 4, прикріплені одне до одного в одній центральній з'єднувальній стінці 34, то зазначена центральна з'єднувальна стінка 34 не може ковзати по закриваючій пластині під дією стискаючої ударної сили Е. Таким чином посилюючий елемент 4 обов'язково буде зминатися на закриваючій пластині 6, тим самим надаючи більшої жорсткості для збільшення поглинання енергії, яка створюваної в результаті взаємодії закриваючої пластини б і посилюючого елемента 4. Крім того, оскільки посилюючий елемент уже прикріплений до зовнішньої балки 2, кріплення центральної з'єднувальної стінки 34 зазначеного посилюючого елемента 4 до зазначеної закриваючої пластини б, бажано додатково перешкоджає розкриттю зовнішньої балки 2 під дією стискаючої ударної сили РЕ. Згідно з варіантом реалізації, якщо посилюючий елемент 4 має більше однієї центральної з'єднувальної стінки 34, посилюючий елемент 4 також може бути прикріплений до закриваючої пластини 6 на, щонайменше, частині однієї або кількох зазначених центральних з'єднувальних стінок 34.

Закриваюча пластина 6, згідно із кращим варіантом реалізації, містить щонайменше один отвір 44 зовні посиленої області 24 і повністю закрита усередині посиленої області 24, як показано на Фіг. 2 і 3. Перевагою є те, що це знижує вагу поперечного елемента 1, у той же час бо забезпечуючи належну взаємодію між зазначеною закриваючою пластиною 6 і посилюючим елементом 4 під час зіткнення й достатню поверхню кріплення між закриваючою пластиною 6 і зовнішньою балкою 2.

Закриваюча пластина 6, відповідно до ще одного кращого варіанту реалізації, має межу міцності на розрив, щонайменше, 500 МПа, щоб, бажано, протидіти ефекту розкривання від впливу стискаючої ударної сили Е і, бажано, взаємодіяти з посилюючим елементом 4 для збільшення кількості енергії, що поглинається.

Слід зазначити, що, як уже відомо, зовнішня балка 2 може мати криволінійну форму в поперечному напрямку. У цьому випадку посилюючий елемент 4 і закриваюча пластина 6 також можуть мати криволінійну форму в поперечному напрямку.

Вищеописаний поперечний елемент балки бампера, який містить зовнішню балку й посилюючий елемент, який має інакшу форму, яка не узгоджується з формою зовнішньої балки, має кілька переваг, до яких належить свобода вибору при проектуванні форми зовнішньої балки й посилюючого елемента, що дозволяє окремо оптимізувати форму кожної частини згідно з особливими вимогами, таким як поглинання енергії, витрати й зниження ваги.

Іншою перевагою зазначеного поперечного елемента є свобода вибору найбільш прийнятного виробничого процесу для виготовлення зазначеної зовнішньої балки й зазначеного посилюючого елемента згідно з експлуатаційними вимогами до кожної частини, а також з урахуванням продуктивності й витрат при здійсненні виробничого процесу. Крім того, наявність різних, не узгоджених між собою форм зовнішньої балки і посилюючого елемента, забезпечує більш легкий монтаж обох частин, як можна буде зрозуміти із описаного вище способу виготовлення.

Спосіб включає етап, на якому забезпечують виготовлення зовнішньої балки 2. Наприклад, зовнішня балка 2 виконана за допомогою гарячого штампування сталевої заготовки 46. У одному з конкретних варіантів реалізації, показаному на Фіг. 5, зовнішня балка 2 виготовлена за допомогою гарячого штампування звареної за викрійкою заготовки, яка має центральну частину 48 заготовки й дві бічні частини 50 заготовки, що проходять у поперечному напрямку від кожної сторони зазначеної центральної частини 48 заготовки. Після гарячого штампування центральна частина 48 заготовки й бічні частини 50 заготовки відповідають у зазначеному порядку центральній частині 8 балки й двом бічним частинам 10 балки. Наприклад, як описано вище,

Зо зазначена центральна частина 8 балки виготовлені зі сталі Юисіїрог 10002, а зазначені бічні частини 10 балки виготовлені зі сталі Овірог 15002. Бажано, це дозволяє виготовляти за один етап зовнішню балку 2, яка містить центральну частину 8 балки, яка під час удару при зіткненні має високу пластичність і дві бічні частини 10 балки, які мають дуже високу механічну міцність.

Крім того, за допомогою вибору марки сталі, з дуже високою механічною міцністю, для бічних частин 10 балки можна досягти високої механічної міцності бічних частин 10 балки при низькій товщині сталі, тим самим забезпечуючи зведення до мінімуму ваги поперечного елемента 1.

Зовнішня балка 2, у одному з варіантів реалізації, виготовлена гарячим штампуванням прокатаної за розмірами заготовки. Спосіб також включає етап, на якому забезпечують наявність посилюючого елемента 4. Зазначений посилюючий елемент 4, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, має постійний поперечний переріз, який проходить у поперечному напрямку. У цьому випадку посилюючий елемент 4, наприклад, виготовлений за допомогою роликового профілювання сталевої заготовки, що є дуже продуктивним і рентабельним процесом профілювання.

Спосіб також передбачає етап, на якому забезпечують наявність закриваючої пластини 6.

Спосіб також передбачає етап, на якому прикріплюють посилюючий елемент 4 до зовнішньої балки 2 у посиленій області 24 зазначеної зовнішньої балки 2. Наприклад посилюючий елемент 4 прикріплюють до зовнішньої балки 2 за допомогою прикріплення верхньої посилюючої полки 40 до верхньої полки 20 балки й прикріплення нижньої посилюючої полки 42 до нижньої полки 22 балки шляхом зварювання, механічного з'єднання або будь-якої іншої відповідної технології кріплення. Перевагою є те, що, оскільки полки 20, 22, 40 ї 42 відповідають, власне, плоским частинам деталей, які не деформуються або тільки трохи деформуються під час процесу профілювання деталей, можна легко забезпечити належну геометричну точність цих частин і, отже, легко забезпечити належний контакт між деталями в областях полок на етапі складання.

Спосіб також передбачає етап, на якому прикріплюють закриваючу пластину б до посилюючого елемента 4 у посиленій області 24. Наприклад закриваючу пластину 6 прикріплюють до посилюючого елемента 4 за допомогою зварювання, механічної з'єднання або будь-якої іншої відповідної технології кріплення на верхній і нижній посилюючих полках 40 і 42.

Вищеописані етапи монтажу посилюючого елемента 4 із зовнішньою балкою 2 і закриваючої 60 пластини б з посилюючим елементом 4 у посиленій області 24, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, виконують на тому самому етапі, використовуючи полки 20, 22, 40 і 42 як частини кріплення трьох деталей у посиленій області 24, наприклад, за допомогою багатошарового зварювання. Перевагою є те, що комбінування двох етапів монтажу в одному етапі зменшує час монтажу, тим самим збільшуючи продуктивність і знижуючи виробничі витрати.

Закриваючу пластину б, відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, також прикріплюють до зовнішньої балки зовні посиленої області 24. Наприклад закриваючу пластину, прикріплюють до верхньої й нижньої полок 20 і 22 балки зовні посиленої області 24.

Закриваючу пластину, б відповідно до одного з конкретних варіантів реалізації, прикріплюють щонайменше до однієї проміжної з'єднувальної стінки 34 посилюючого елемента 4.

Процес формування закриваючої пластини 6 відповідно до ще одного конкретного варіанта реалізації передбачає формування щонайменше одного отвору 44 у зазначеній закриваючій пластині 6 зовні посиленої області 24.

Центральна частина 8 балки, відповідно до ще одного конкретного варіанта реалізації, виконана зі сталі Юисійрог 10002, товщиною 1,3 - 1,7 мм, наприклад, 1,5 мм, бічні частини 10 балки виконані зі сталі Овірог 15009), товщиною 0,8 - 1,2 мм, наприклад, 1,05 мм, посилюючий елемент 4 виконаний зі сталі, яка має межу міцності на розрив вище 950 МПа й яка має товщину 0,5 - 0,9 мм, наприклад, 0,7 мм і закриваюча пластина 6 виконана зі сталі, яка має межу міцності на розрив вище 950 МПа, і яка має товщину 0,5-0,9 мм, наприклад, 0,7 мм.

Поперечний елемент 1 з'єднаний з іншою частиною автомобіля шляхом прикріплення його до кузова автомобіля, наприклад, прикріплення його болтами до пристосувань "краш-бокс".

Claims (14)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Поперечний елемент (1) балки бампера автомобіля, який містить: - зовнішню балку (2), яка проходить у поперечному напрямку, з основною частиною (3) балки, яка має верхню стінку (12) балки, нижню стінку (14) балки й передню стінку (16) балки, що з'єднує верхню стінку (12) балки й нижню стінку (14) балки, причому зазначені верхня стінка (12) Зо балки, нижня стінка (14) балки й передня стінка (16) балки разом обмежують внутрішній простір (17) балки, відкритий у зворотному напрямку, протилежному до передньої стінки (16) балки; - посилюючий елемент (4), який визначає посилену область (24) зовнішньої балки (2), розташовану усередині частини зазначеного внутрішнього простору (17) балки, і який має поперечний переріз, що обмежує об'єм (25) внутрішнього посилення, відкритий у зазначеному зворотному напрямку; - закриваючу пластину (6), яка закриває щонайменше частину внутрішнього простору (17) балки, причому поперечний переріз посилюючого елемента (4) має форму, яка не узгоджується з формою зовнішньої балки (2) у посиленій області (24), який відрізняється тим, що посилюючий елемент містить щонайменше верхню посилюючу стінку (26), пов'язану з першою проміжною посилюючою стінкою (28), верхньою з'єднувальною стінкою (30), причому зазначена перша проміжна посилююча стінка (28) з'єднана із другою проміжною посилюючою стінкою (32) центральною з'єднувальною стінкою (34), і зазначена друга проміжна посилююча стінка (32) пов'язана з нижньою посилюючою стінкою (36) нижньою з'єднувальною стінкою (38), причому зазначені верхня й нижня з'єднувальні стінки (30) ії (38) обернені до передньої стінки (16) зовнішньої балки (2), і зазначена центральна з'єднувальна стінка (34) обернена до відкритої сторони зовнішньої балки (2).

2. Поперечний елемент (1) за п. 1, який відрізняється тим, що закриваюча пластина (6) повністю закриває об'єм (25) внутрішнього посилення.

3. Поперечний елемент (1) за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що ширина посиленої області (24) у поперечному напрямку становить 30-80 95 ширини основної частини (3) зовнішньої балки (2) у зазначеному поперечному напрямку.

4. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що ширина закриваючої пластини (6) у поперечному напрямку становить 50-100 95 ширини основної частини (3) зовнішньої балки (2) у зазначеному поперечному напрямку.

5. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що щонайменше зазначена центральна з'єднувальна стінка (34) упирається в закриваючу пластину (6).

6. Поперечний елемент (1) за п. 5, який відрізняється тим, що зазначені центральна з'єднувальна стінка (34) і закриваюча стінка (6) прикріплені одна до одної. бо

7. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що закриваюча пластина (б) містить щонайменше один отвір (44) зовні посиленої області (24) і не містить отворів усередині зазначеної посиленої області (24).

8. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що зовнішня балка (2) є гарячештампованим сталевим листом.

9. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-8, який відрізняється тим, що зовнішня балка (2) є гарячештампованою, звареною за викрійкою заготовкою, яка має центральну частину (8) балки й дві бічні частини (10) балки, які відходять від кожної сторони зазначеної центральної частини (8) балки в поперечному напрямку, причому ширина центральної частини (8) балки в поперечному напрямку дорівнює або більша від ширини посиленої області (24) у зазначеному поперечному напрямку.

10. Поперечний елемент (1) за п. 9, який відрізняється тим, що центральна частина (8) балки має більш високу пластичність під час удару при зіткненні, ніж бічні частини (10) балки.

11. Поперечний елемент (1) за п. 10, який відрізняється тим, що центральна частина (8) балки має пластичність під час удару при зіткненні щонайменше 0,6 і максимальний кут вигину щонайменше 757.

12. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-11, який відрізняється тим, що зовнішня балка (2) має межу міцності на розрив щонайменше 950 МПа.

13. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-12, який відрізняється тим, що посилюючий елемент (4) має межу міцності на розрив щонайменше 500 МПа.

14. Поперечний елемент (1) за будь-яким із пп. 1-13, який відрізняється тим, що закриваюча пластина (6) має межу міцності на розрив щонайменше 500 МПа. З ян Я сну ж А ен 3 як пк ; 5 і ох ем х 7 х ше х ТІК об М ді 4 М г ПАК ин харвиітк ее ; ПО тн Ме М ет і : І С в нні й Н їй зу зи ДВК ен С Ти є : я 5 а р а же теж шу жи : Ку ка Орос КЕткіі рон Е КЕ й ЗЕ іо ня Кут нні, й Зйчнек о ве Анні ння Ї я итркоу в Шон з сни Щи Сун ро У Е ї сн В Кен не Є плен КА ВВ ХМ ' в з а Я МИ» - ни Ї де а ї кни і

Фіг. 1 і у в. се х і у 5 їв х ОК, г В і м - ; і з і ї Уже пен ЕК ї 3 З 5; о с Ви ан в На й Корок, я плен сн сн пря ри Е т Гі в ан НИ ма ШЕ ше що Кс еиту я Сен хо Фіг?