защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля

Формула изобретения

1. Защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля, содержащий панель с рельефной поверхностью, элементами крепления к автомобилю, вентиляционно-сливными окнами и, по крайней мере, одной накладной пластиной из материала с большей, чем у панели, термостойкостью, прикрепленной к панели преимущественно на низком участке ее рельефа, под элементами силового агрегата с возможностью их защиты от механического воздействия извне и теплоизоляции панели от высокотемпературных поверхностей упомянутых элементов силового агрегата, отличающийся тем, что накладная пластина выполнена сплошной и установлена над панелью с открытым зазором в пределах большей части площади пластины.

2. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что зазор между накладной пластиной и панелью выполнен открытым по всему периметру пластины.

3. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что зазор между накладной пластиной и панелью выполнен в пределах 1-10 мм, преимущественно 3 мм.

4. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что часть охлаждающе-сливных окон панели выполнена в виде одного или более отверстий под накладной пластиной.

5. Защитный поддон по п.4, отличающийся тем, что площадь окна или суммарная площадь окон под накладной пластиной меньше площади зазора между накладной пластиной и панелью.

6. Защитный поддон по п.4, отличающийся тем, что окна под накладной пластиной разнесены вдоль продольной оси панели.

7. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что накладная пластина выполнена металлической, преимущественно из нержавеющей стали.

8. Защитный поддон по п.7, отличающийся тем, что накладная пластина выполнена с полированной лицевой поверхностью.

9. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что он содержит две одинаковые накладные пластины, установленные под выпускными коллекторами двигателя автомобиля.

10. Защитный поддон по п.9, отличающийся тем, что накладные пластины расположены под острым углом друг к другу.

11. Защитный поддон по п.1, отличающийся тем, что элементы крепления панели к автомобилю включают в себя плоские U - образные скобы, установленные горизонтально, охватывающие силовой элемент рамы или корпуса автомобиля и зафиксированные болтовым соединением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автомобильному оборудованию, конкретно к защитным поддонам, съемно устанавливаемым в нижнем проеме моторного отсека и предохраняющим силовой агрегат (двигатель, коробку передач, каталитический нейтрализатор) от ударных нагрузок и износа в случае наезда на профильное препятствие и уменьшающим загрязнение моторного отсека.

Защитные поддоны, как правило, входят в «российский пакет» докомплектации поступающих в Россию легковых автомобилей зарубежного производства, особенно дорогих машин с большой колесной базой и, следовательно, с небольшим относительным дорожным просветом [1].

Известен защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля, содержащий панель с элементами крепления к автомобилю, вентиляционно-сливными окнами и накладной металлической пластиной, прикрепленной к панели под картером двигателя с возможностью его защиты от механического воздействия извне и теплоотвода с панели и высокотемпературных поверхностей силового агрегата.

В нем панель имеет плоскую форму с загнутой кверху передней частью, накладная пластина выполнена сплошной, установлена над панелью беззазорно и приварена к ней открытым зазором в пределах большей части ее площади, при этом окна под пластиной отсутствуют [2].

Наиболее близким к заявленному изобретению по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля, содержащий панель с рельефной поверхностью, элементами крепления к автомобилю, вентиляционно-сливными окнами и накладной пластиной из материала с большей, чем у панели, термостойкостью, прикрепленной к панели на низком участке ее рельефа, напротив сливного окна и под элементами силового агрегата с возможностью их защиты от механического воздействия извне и теплоизоляции панели от высокотемпературных поверхностей упомянутых элементов силового агрегата [3].

В нем накладная пластина выполнена перфорированной одним или несколькими вентиляционными и сливными отверстиями (окна) и установлена под панелью (прикреплена по периметру) беззазорно. При этом площадь окна над накладной пластиной больше площади контакта пластины с панелью.

Такое устройство, однако, нельзя считать целесообразным для всего спектра существующих и будущих марок автомобиля.

Развитый, пусть даже по периметру, контакт пластины с панелью ухудшает температурные условия материала панели в зоне контакта при относительно высоких температурах силового агрегата. Преимущества неметаллической панели при механических воздействиях на нее снизу не распространяются на часть общей внешней площади поддона, занимаемую внешней поверхностью пластины. Внешнее расположение металлической пластины обусловливает остроту проблемы обеспечения длительной коррозионной ее стойкости. Использование отражательной (в смысле теплообмена излучением) способности металлической пластины используется ограниченно, в частности без участия упомянутой зоны перекрытия пластины панели. Все это сужает технико-эксплуатационные возможности поддона-прототипа, недоиспользуются возможности повышения срока его службы.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей защитного поддона для силового агрегата автомобиля, обеспечение его пригодности для некоторых марок автомобилей с ярко выраженной температурной контрастностью поверхностей силового агрегата, повышение срока службы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в панели с рельефной поверхностью, элементами крепления к автомобилю, вентиляционно-сливными окнами и, по крайней мере, одной накладной пластиной из материала с большей, чем у панели, термостойкостью, прикрепленной к панели, преимущественно на низком участке ее рельефа, под элементами силового агрегата с возможностью их защиты от механического воздействия извне и теплоизоляции панели от высокотемпературных поверхностей упомянутых элементов силового агрегата, накладная пластина выполнена сплошной и установлена над панелью с открытым зазором в пределах большей части площади пластины.

Задача решается также за счет ряда дополнительных совокупностей признаков устройства:

- на базе указанной совокупности основных признаков, зазор между накладной пластиной и панелью может быть выполнен открытым по всему периметру пластины (этим обеспечивается интенсивный обдув пластины и ближайшей окружающей зоны поверхности панели потоками воздуха, теплосъем и распределение воздушных потоков в районе теплонапряженных элементов силового агрегата);

- зазор между накладной пластиной и панелью может быть выполнен в пределах от 1 до 10 мм, преимущественно 3 мм (это - оптимальное, по расчетным и экспериментальным данным, значение зазора);

- часть охлаждающе-сливных окон панели может быть выполнена в виде одного или более отверстий под накладной пластиной (это не только существенно улучшает организацию конвективного теплообмена накладной пластины с атмосферой и нижерасположенными телами, но и способствует удалению скапливающейся в поддоне жидкости);

- при указанной в предыдущем абзаце совокупности признаков, площадь окна или суммарная площадь окон под накладной пластиной может быть меньше площади зазора между накладной пластиной и панелью (это интенсифицирует теплосъем с накладной пластины);

- при указанной в предпоследнем абзаце совокупности признаков, окна под накладной пластиной могут быть разнесены вдоль продольной оси панели (это позволяет организовать петлеобразные потоки воздуха под пластиной с отражением от пластины и выходом в последующее окно);

- при основной совокупности признаков, накладная пластина может быть выполнена металлической, преимущественно из нержавеющей стали (это - рациональный, по технологическим, компоновочным и экономическим соображениям, вариант конструкции);

- при указанной в предыдущем абзаце совокупности признаков, накладная пластина может быть выполнена с полированной лицевой поверхностью (это уменьшает теплонапряженность неметаллической панели в районе горячих поверхностей элементов силового агрегата);

- при основной совокупности признаков, поддон может содержать две одинаковые накладные пластины, установленные под выпускными коллекторами двигателя автомобиля;

- при указанной в предыдущем абзаце совокупности признаков, накладные пластины могут быть расположены под острым углом друг к другу (два последних дополнительных признака рациональны применительно к автомобилям некоторых марок с ориентацией выпускных коллекторов двигателя под острым углом);

- элементы крепления панели к автомобилю могут включать в себя плоские U-образные скобы, установленные горизонтально, охватывающие силовой элемент рамы или корпуса автомобиля и зафиксированные болтовым соединением (это позволяет устанавливать защитные поддоны на серийные автомобили без внесения конструктивных изменений в автомобили).

Заявленное устройство представлено на чертежах примерами конструктивного выполнения:

на фиг.1 показан защитный поддон, вариант с одной накладной пластиной, вид в плане;

на фиг.2 - поперечный разрез А-А поддона по фиг.1, совмещено с фрагментом вида сверху;

на фиг.3 - поддон по фиг.1 (в его нормальном, т.е. горизонтальном положении), вид сбоку, разрез Б-Б, совмещено с фрагментом вида на поддон сверху и с условным изображением двигателя автомобиля;

на фиг.4 - фрагмент продольного разреза поддона по фиг.1 в месте установки накладной пластины;

на фиг.5 - вариант защитного поддона с двумя накладными пластинами, расположенными под острым углом у друг к другу, вид в плане;

на фиг.6 - оригинальные элементы крепления панели к автомобилю, вид сбоку в разобранном виде (в разрезе), где b - расстояние между ножками скобы;

на фиг.7 - пример крепления панели передней частью к пластине подрамника автомобиля, вид сбоку в разрезе, где с - толщина пластины подрамника автомобиля;

на фиг.8 - пример крепления панели задней частью к балке, соединяющей передние рычаги подвески автомобиля, вид сбоку в разрезе.

Защитный поддон для силового агрегата легкового автомобиля содержит (см. фиг.1, 5) панель 1 с рельефной поверхностью (см. фиг.2, 3), элементами 2 крепления к автомобилю, вентиляционно-сливными окнами 3, а также одной (см. фиг.1) или двумя (см. фиг.5) накладными пластинами 4. Панель 1 выполнена, преимущественно, из синтетического материала, в частности стеклопластика с несколькими армирующими слоями, со слабо выраженной корытообразностью, продольными 5 и поперечными 6 отбортовками, чередующимися продольными низкими (заниженными) 7-16 и возвышенными 17-25 (в направлении к моторному отсеку автомобиля с установленным там силовым агрегатом) участками (ребрами жесткости), выступами-фиксаторами 26-30, а также с отогнутой вверх передней частью с образованием положительного лобового угла атаки (см. фиг.3, 4).

Контуры в плане и рельеф панели 1 профилированы по условию сопряжения (интеграции) со смежными элементами автомобиля (силовым агрегатом, выпускными коллекторами и выхлопной трубой, подвеской, продольными балками и т.д.). Конкретные профили панели 1, количество и форма пластин 4 зависят от марки автомобиля. Так, представленный на фиг.1 поддон предназначен для автомобилей Ford Focus и Alfa Romeo 156, а на фиг.5 - для автомобиля Subaru Impresa.

Накладная пластина 4 (см. фиг.1, 5) выполнена сплошной, из материала с большей, чем у панели, термостойкостью, преимущественно металлической, конкретно из нержавеющей стали, с полированной поверхностью, обращенной наружу (вверх, к силовому агрегату). В устройстве по фиг 1 пластина 4 имеет отогнутую вверх под углом переднюю часть, повторяя форму панели 1.

Пластина 4 прикреплена к панели 1, преимущественно на низком (заниженном) участке 7 ее рельефа, под элементами 31 силового агрегата с возможностью их защиты от механического воздействия извне и теплоизоляции панели 1 от высокотемпературных поверхностей элементов 31. При этом пластина 4 установлена над панелью 1 с открытым зазором в пределах большей части площади пластины 4. Установка пластины 4 с рекомендуемым зазором =1-10 мм (оптимум 3 мм) может быть осуществлена элементами 32 с буферными шайбами 33 (см. фиг.2-4).

Часть охлаждающе-сливных окон 3 панели 1 может быть выполнена в виде одного или более отверстий под пластиной 4: в устройстве по фиг.1-4 их шесть (три на горизонтальном и три на отогнутом под углом участках), а в устройстве по фиг.5 таких отверстий - по два (с разнесением вдоль продольной оси панели 1) под каждой из двух одинаковых пластин 4, установленных под острым углом друг к другу под элементами 31 - в данном случае выпускными коллекторами двигателя силового агрегата. В рекомендуемом варианте возможного исполнения устройства площадь окна или суммарная площадь окон 3 под пластиной 4 меньше площади зазора (в плане) между пластиной 4 и панелью 1.

Элементы крепления 2 панели 1 к автомобилю включают в себя несколько (в примере для автомобилей Ford Focus и Alfa Romeo 156 на фиг.1 - четыре, для автомобиля Subaru Impresa - пять) комплектов крепежа. Для Subaru Impresa это обычные комплекты «винт-шайба-гайка», для Ford Focus и Alfa Romeo 156 это оригинальный крепеж, комплект которого дополнительно к винту 34, шайбе 35 и гайке 36 включает плоскую (или иную в других возможных случаях) скобу 37. Скобы 37 выполнены разной длины для двух передних и для двух задних точек (отверстий 2) крепления панели 1. Каждая скоба 37 выполнена с расположенными на ее концах друг напротив друга (соосно) сквозными отверстиями 38, 39, при этом гайка 36 приварена к внешней плоскости скобы 37 соосно отверстиям 38, 39.

В устройстве крепления панели 1 передней частью к пластине 40 подрамника автомобиля (см. фиг.7) расстояние b между ножками скобы 37 (см. фиг.6) не менее толщины с пластины 40. Скоба 37 охватывает пластину 40 с выходом концов с гайкой 36 за пределы пластины 40. Болт 34 с шайбой 35 ввинчен в приваренную гайку (бонку) 36, фиксируя панель 1 под скобой 37.

В устройстве крепления панели 1 задней частью к балке 41, соединяющей передние рычаги подвески автомобиля (не показаны), скоба 37, предварительно пропущенная через штатное отверстие 42 в балке 41, установлена в положение соосности отверстий 38, 39, 2 и штатного отверстия 43 и зафиксирована болтом 34 с шайбой 35 и гайкой 36 (см. фиг.8).

Таким образом, места расположения отверстий и др. посадочных мест под элементы 2 крепления панели 1 соответствуют штатным для каждой марки автомобиля. Соответственно, никаких доработок штатной конструкции автомобиля не требуется.

Описанный конструктивный пример выполнения устройства не исключает других возможных вариантов в рамках заявленной совокупности существенных конструктивных признаков.

Разработаны технологические процессы изготовления деталей и сборки устройства в условиях мелкосерийного производства.

Устройство работает следующим образом.

При наезде автомобиля на профильное препятствие (неровность, камень, поребрик и т.д.) поддон защищает (экранирует) элементы 31 силового агрегата автомобиля: ударные и касательные нагрузки воспринимаются (с учетом угла атаки ) панелью 1 и, за счет ее высокой жесткости, усиленной отбортовками 5 и 6, ребрами жесткости 17-25 и выступами-фиксаторами 26-30, достаточно равномерно распределяются по ее местам крепления. Следует учитывать и то, что пластина 4 является дополнительным элементом жесткости поддона и дополнительным экраном в случае пробития неметаллической панели.

Теплопередача от наиболее горячих поверхностей элементов 31 силового агрегата (выпускных коллекторов двигателя, каталитического нейтрализатора) осуществляется через воздушный зазор непосредственно в пластину 4. Полированная поверхность последней снижает ее нагрев. Наличие зазора в сочетании с взаимным расположением отверстий 3 и пластины (пластин) 4 способствуют эффективному охлаждению пластины 4 встречным потоком воздуха при движении автомобиля. Кроме того, пластина 4 препятствует барботажу в объеме моторного отсека и противотоку скапливающейся в низменной зоне под пластиной 4 жидкости, ускоряя ее удаление наружу. При последовательном, разнесенном вдоль панели 1 расположении отверстий 3 возможна организация петлеобразных воздушных потоков - с входом в предыдущее отверстие 3, отражением от пластины 4 и выходом в последующее отверстие 3.

Таким образом, пластина 4 выполняет, одновременно, функции:

- дополнительного силового и защитного элемента;

- теплозащитного экрана неметаллической панели 1;

- теплового экрана;

- радиатора;

- распределителя охлаждающих воздушных потоков;

- удалителя скоплений жидкости.

Использование изобретения позволяет расширить технико-эксплуатационные возможности защитного поддона для силового агрегата автомобиля, обеспечив его пригодность для некоторых марок автомобилей с ярко выраженной температурной контрастностью поверхностей силового агрегата, повысить при этом срок службы поддона.

Источники информации

1. «За рулем», №12, 1997. - С.168-170.

2. SU 1704621 A3, B 62 D 25/20, 31.08.1989.

3. RU 2140371 С1, B 62 D 25/20, 30.06.1998 (прототип).